Partie 1 : Introduction

1. Avant-propos

1.1. Sur ce document

1.1.1. A qui est destiné ce document?

Les étudiants qui découvrent le langage, mes collègues enseignants qui cherchent un document de support à leur cours et d’exercice accessible, et … moi-même (pour organiser mes notes diverses)!

1.1.2. A qui n’est-il pas destiné?

Si vous appartenez à l’une de ces catégories, ce livre n’est pas pour vous :

  • vous cherchez un livre de référence (pour cela, même s’il est en anglais, je conseille [FMS])

  • vous voulez vous perfectionner (ce livre n’est qu’une introduction)

  • vous souhaitez préparer la certification de l’OMG™ (mieux vaut vous plonger dans la spécification [SysML])

1.1.3. Historique

Ce document est la compilation de plusieurs années d’enseignement de SysML™ depuis 2007, que ce soit :

Vous trouverez en référence (cf. [refs]) les ouvrages et autres documents utilisés.

Je tiens à remercier mes collègues qui m’ont aidé dans mon entreprise :

1.2. Sur l’auteur

  • Professeur à l’Univesité de Toulouse

  • Co-fondateur de l’association SysML-France en 2009

  • Membre du comité éditorial de la revue Software and System Modeling journal depuis sa création en 2002

  • Membre du Steering Committee de la conférence ACM/IEEE MODELS depuis 2008

  • Enseignant en modélisation depuis 1995

  • Chef du département informatique de l’IUT de Blagnac de 2009 à 2012

  • Co-responsable de l’axe Systèmes Ambiants de l’IRIT

  • Marié, une (merveilleuse) fille

1.3. Comment lire ce document?

1.3.1. Version électronique

Ce document a été réalisé de manière à être lu de préférence dans sa version électronique, ce qui permet de naviguer entre les références et les renvois interactivement, de consulter directement les documents référencés par une URL, etc.

Note

Si vous lisez la version papier de ce document, ces liens clickables ne vous servent à rien, mais n’hésitez pas à en consulter la version électronique!

1.3.2. Conventions typographiques

J’ai utilisé un certain nombre de conventions personnelles pour rendre ce document le plus agréable à lire et le plus utile possible, grâce notamment à la puissance d’AsciiDoc :

  • des mises en formes particulières (e.g., NomDeBloc pour un élément de modèle),

  • des références bibliographiques, présentées en fin de document (cf. [refs]),

  • tous les flottants (figures, tableaux) sont listés à la suite de la table des matière,

  • les termes anglais (souvent incontournables) sont repérés en italique, non pas pour indiquer qu’il s’agit d’un mot anglais, mais pour indiquer au lecteur que nous employons volontairement ces termes (e.g., Requirements).

Les figures, sauf mention contraire, ont été réalisées avec l’outil TOPCASED en français. Le titre des figures indique (entre parenthèses) un R pour les figures issues de Rhapsody et un UK pour les figures en anglais. Pour les conventions (de nommage notamment), cf. [conventions].

Note

Les notes comme celles-ci sont utilisées pour indiquer des éléments intéressant pour la majorité des lecteurs.

Caution

Ces notes indiquent des points importants qui réclament votre attention.

Tip

Celles-ci concernent en général des points de détail et permettent "d’aller plus loin".

Note
Définition : Exemple (OMG SysML v1.3, p. 152)

Ces notes concernent des définitions tirées de la spécification SysML™ et sont donc précisément référencées.

Note
Convention : Titre du conseil spécifique

Conseil spécifique aux formateurs.

Note

Modélisation SysML incorrecte.

Note

Modélisation SysML partiellement correcte ou pouvant prêter à confusion.

Note

Modélisation SysML correcte.

1.3.3. Pourquoi parler de "document"?

Parce que j’ignore la version que vous êtes en train de lire. A partir de l’original, plusieurs versions ont été générées grâce à AsciiDoc :

  • pour le web (nous utilisons à l’IUT de Blagnac l’excellent Moodle) au format html

  • pour présentation (en amphi par exemple) au format slidy ou deck.js

  • pour impression au format pdf (bien que bien sûr nous vous recommandons l’achat du livre)

  • pour lire au format Kindle (bientôt!)

1.3.4. Utilisation et autres mentions légales

Dernière MAJ : 25/06/2013 - 22:50:43 CEST
Document généré par Jean-Michel Bruel via AsciiDoc (version 8.6.8) de Stuart Rackham. La version présentation a été générée en utilisant W3C HTML Slidy © de Dave Raggett, amélioré par Jean-Michel Inglebert. Pour l’instant ce document est libre d’utilisation et géré par la Licence Creative Commons. Licence Creative  Commons licence Creative Commons Paternité - Partage à l'Identique 3.0 non transposé.

N’hésitez pas à m’envoyer vos remarques en tout genre en m'écrivant ici.

1.4. Méthode pour cet ouvrage

C’est à l’heure du commencement qu’il faut tout particulièrement veiller à ce que les équilibres soient précis.

Extrait du Manuel de Muad’Dib
— Princesse Irulan

Mon approche pédagogique repose sur quelques principes, que j’ai essayé de mettre en oeuvre dans cet ouvrage :

La répétition

Par exemple certains diagrammes sont abordés plusieurs fois (comme le diagramme paramétrique). Le lecteur pourra avoir une impression de redite par moment. Sauf erreur de ma part (toujours possible!), c’est volontaire. En général les répétitions vont en niveau de précision, de détails et de complexité croissant. Ces répétitions sont limitées dans la version livre de cet ouvrage (car toute longueur inutile a un coût dans ce cas).

L’illustration

Dans la mesure du possible, j’essaye de donner des exemples aux principes énoncés. Vous trouverez donc plus d’exemples que de définitions.

Le référencement

Les définitions ou autres affirmations sont tirées d’ouvrages de référence généralement citées.

La "carte de base"

J’aime réaliser une "carte"
[voir aussi le concept de Mind Maps.]
qui sert à "placer" les différents concepts abordés. Il me semble que cela permet aux étudiants de raccrocher les nouveaux concepts aux précédents.

Aucune connaissance particulière d’UML™ n’est nécessaire, même si j’y fais référence à plusieurs endroits pour les étudiants qui connaissent cette notation (quasiment enseignée partout maintenant comme langage de modélisation). Il s’agit d’un parti pris prenant en compte plusieurs points :

  • La plupart des ingénieurs systèmes ne connaissent pas UML™.

  • Les étudiants de STI2D ou de prepa ne connaissent pas UML™ et sont pourtant formés à SysML™.

  • Ceux qui connaissent déjà UML™ auront sûrement plaisir à retrouver les bases.

2. C’est quoi SysML?

Si vous ne deviez lire qu’un seul chapitre, voilà ce qu’il faudrait retenir.

2.1. Fiche d’identité

  • Date de naissance non officielle : 2001!

  • Première spécification adoptée à l’OMG™ : 19 septembre 2007

  • Version actuelle : 1.3 (12/06/2012)

  • Paternité : OMG™/UML™ + INCOSE

  • Auteurs principaux :

    • Conrad Bock

    • Cris Kobryn

    • Sanford Friedenthal

2.2. SysML, c’est…

Un ensemble de 9 types de diagrammes
  • Diagrammes structuraux

    • Diagrammes de définition de blocs (bdd)

    • Diagrammes internes de blocs (ibd)

    • Diagrammes paramétriques (par)

    • Diagrammes de packages (pkg)

  • Diagrammes comportementaux

    • Diagrammes de séquence (sd)

    • Diagrammes d’activité (act)

    • Diagrammes de cas d’utilisation (uc)

    • Diagrammes d'états (stm)

  • Diagramme d’exigence (req)

Un profil UML™

C’est à dire une extension de cette notation, un ensemble de nouveaux concepts et éléments qui sont définis à partir des éléments de base d’UML™. Un exemple : le bloc SysML™ n’est qu’une redéfinition de la classe UML™.

Une notation

Une notation de plus en plus enseignée et connue et qui servira donc de plus en plus de référence à la modélisation des systèmes.

2.3. SysML, ce n’est pas…

Une méthode

En effet, contrairement à ce que beaucoup pensent en l’abordant, SysML™ ne propose pas de démarche particulière de développement de système. C’est à la fois sa force (votre méthode existante pourra continuer à être utilisée) comme sa faiblesse car cette absence de guide méthodologique fait souvent défaut à son utilisation.

Un outil

Nous verrons en effet que SysML™ ne fait que ce qu’on veut bien en faire. Comme tout langage il est limité dans son pouvoir d’expression, mais surtout il reste une simple notation qu’il convient d’utiliser avec des outils et des démarches associées.

Un raton laveur

C’est juste pour voir ceux qui suivent.

Note

On ne dit pas "le SysML" mais tout simplement "SysML".

2.4. Références et liens utiles

Vous trouverez en fin d’ouvrage un ensemble de liens utiles (cf. [liens]) et de références (cf. [refs]). Sinon, vous pouvez aussi constatez les évolutions de l’intérêt pour SysML™ grâce aux "trends". Voici les dernières tendances au moment où nous écrivons ces lignes
[Ou bien utilisez les URLs comme http://www.google.fr/trends/explore#q=sysml.]
:

Figure 1. Trends : Twitter
Note

On y voit les journées SysML 2012 (Toulouse et Mulhouse).

Figure 2. Trends : Google (Carte)
Figure 3. Trends : Google (Liste)
Figure 4. Effet SysML-France?

À noter également que l’OMG™ a réalisé en 2009 une enquête sur l’utilisation de SysML™
[http://www.omgsysml.org/SysML_2009_RFI_Response_Summary-bone-cloutier.pdf]
dont voici deux extraits :

Figure 5. Principaux domaines d’utilisation
Figure 6. Diagrammes les plus utilisés

3. À propos du Bac STI2D et des classes prépas

Si vous utilisez cet ouvrage dans le cadre du bac STI2D (Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable) qui a introduit depuis 2011 la notation SysML™ au programme ou encore dans le cadre des classes préparatoires aux écoles d’ingénieur qui devraient l’adopter bientôt, nous donnons ici des conseils sur l’utilisation de ce cours
[Je remercie au passage les collègues de Lycée rencontrés dans le cadre de SysML-France pour nos fructueuses discussions à ce sujet.]
.

L’objectif dans ces niveaux n’est pas de former des spécialistes de SysML™ mais de permettre à tous d’apprendre une notation pour la modélisation de système qui se veut universelle. Il ne faut donc pas viser la complétude ou même demander trop de détails. La logique de la démarche de modélisation et l’importance de la communication devront primer.

Note

A l’heure où nous écrivons ces lignes, il est en effet prévu de l’enseigner en classe prépa dès 2013.

3.1. Utilisation pratique en STI2D

Cet ouvrage est tout à fait utilisable dans le cadre des ces cours. Pour STI2D, seul un sous-ensemble des diagrammes de SysML™ a été retenu. Les élèves et les enseignants du bac STI2D pourront trouver dans ce document des éléments utiles sur ces diagrammes :

  • diagramme des exigences (cf. [reqs])

  • diagramme des cas d’utilisation (cf. [usecase])

  • diagramme de séquences (cf. [seq])

  • diagramme d'états (cf. [stm])

  • diagramme de définition de blocs (cf. [bddsec])

  • diagramme de blocs internes (cf. [ibd])

Ces 6 diagrammes sont tous traités dans cet ouvrage à un niveau qui devrait correspondre à l’utilisation qui en est faite en STI2D.

Ils servent trois objectifs principaux inscrits au programme et dont les élèves pourront également trouver des éléments de réflexion :

Tip

Un blog récent recense les supports en liens avec STI2D : http://www.scoop.it/t/formation-sysml-sti2d.

3.2. Classe préparatoire et UPSTI

L’Union des Professeurs de Sciences et Techniques Industrielles (UPSTI) prépare à leur où nous écrivons ces lignes un document de cadrage en terme de méthodologie et de démarche. Nous n’insisterons donc pas sur ces aspects, mais donnerons quelques pistes dans le chapitre commun sur les conseils d’enseignement Pédagogie.

Notons que dans ce cadre là, les 9 diagrammes sont utilisables même si pour l’instant les diagrammes paramétriques et de paquetages sont un peu mis en retrait.

3.3. Pour aller plus loin

Les questions et exercices de fin de chapitres de la partie notation seront peut-être d’un niveau plus avancé pour servir véritablement d’exercices, mais pourront amener à une réflexion encadrée par l’enseignant.

4. Un exemple fil rouge

L’exemple de système qui sera modélisé tout au long de ce livre en guise d’exemple est l’exemple d’un système de gestion et de supervision de crise. Les détails sont donnés en annexe (cf. Annexes).

Il existe un certain nombre d’autres exemple complets :

  • Le radio-réveil de Pascal Roques [Roques2010], un exemple simpliste mais didactique qui a le mérite d'être déjà connu des modeleurs UML™ qui ont lu ses livres.

  • Le distilleur de [FMS], un exemple très complet et lui aussi très connu car beaucoup utilisé dans les tutoriels issus de l’OMG™.

  • Le pacemaker de [SeeBook2012]
    [Nous avons réalisé le chapitre d’introduction à SysML™ de cet ouvrage.]
    , un exemple très récent et dont l’avantage est d'être traité selon plusieurs approches différentes et complémentaires (SysML™, AADL et MARTE).

Les exemples complets ont le mérite de donner une vue d’ensemble des liens qui peuvent exister entre les différents diagrammes. On peut y voir comment ces diagrammes sont complémentaires les uns des autres. Ils sont en général plus réalistes que les diagrammes utilisés pour illustrer tel ou tel concept de la notation.

4.1. Enoncé

Tip

Cette étude de cas est tirée de Kienzle2010

Le système CMS (crash management system) est un système distribué de gestion d’accidents qui est responsable de la coordination et de la communication entre un coordinateur présent dans une caserne de pompiers (appelé FSC pour Fire Station Coordinator) et un autre présent dans un poste de police (appelé PSC pour Police Station Coordinator) afin de gérer une crise dans un délai raisonnable.

images/CMS.png
Figure 7. Le système CMS

La communication interne entre les membres de la police (y compris le PSC) est en dehors du domaine qui nous intéresse ici (la gestion de crise). La même hypothèse s’applique aux communications internes ou avec des acteurs externes côté pompiers (y compris le FSC). Les informations concernant la crise ainsi que tout ce qui a trait aux tâches des coordinateurs sont mises à jour et maintenues pendant et après la crise.

Il n’existe pas de base de données centrale; caserne de pompiers et police ayant leur base de données respectives distinctes et seulement accessible aux autre à travers le système CMS. Chaque processus de coordination est donc en charge de l’ajout et la mise à jour des informations dans sa base de données respective.

CMS commence à fonctionner au moment où une crise donnée a été détectée et déclarée à la fois à la caserne de pompiers et au poste de police.

Toutes les caractéristiques des différents acteurs sont détaillées ci-dessous.

4.1.1. Coordinateur des pompiers (FSC)

Un FSC maintient le contrôle sur une situation de crise en communiquant avec le coordinateur du poste de police (PSC) ainsi que les pompiers.

Pour atteindre ses objectifs, les responsabilités d’un FSC sont les suivantes :

  • de déterminer où, quand et combien de camions de pompiers à envoyer,

  • de communiquer avec le PSC pour se présenter,

  • de garder le PSC informé en ce qui concerne la crise,

  • de proposer une stratégie pour traiter la crise,

  • parvenir à un accord avec le PSC sur la façon de procéder,

  • de recevoir des mises à jour concernant la crise côté pompiers, et

  • de rassembler et de diffuser des informations actualisées aux pompiers.

4.1.2. Pompiers

Un pompier agit sur ordres reçus du FSC et des fait des rapports au FSC. Par ailleurs, un pompier communique avec d’autres pompiers, des victimes et des témoins.

Les responsabilités d’un pompier sont les suivantes :

  • recevoir des demandes pour aller/revenir sur les lieux de la crise,

  • signaler sa position au FSC,

  • signaler les conditions de la crise au FSC et à tous les pompiers, et

  • communiquer avec les victimes et les témoins.

4.1.3. Coordinateur du poste de police (PSC)

Pour atteindre ses objectifs, un PSC effectue les mêmes activités que le FSC.

4.1.4. Agents de police

Les agents de police agissent sur ordres reçus du PSC. En outre, un agent de police communique avec d’autres policiers, des victimes et des témoins. Pour atteindre ses objectifs, un agent de police exerce les mêmes activités qu’un pompier en termes de communication avec son coordinateur.

4.1.5. Victimes (de la crise)

Une victime a été touchée par la crise et peut communiquer avec les policiers et les pompiers. Les responsabilités d’une victime sont :

  • de fournir des informations liées à la crise

  • de suivre les instructions de pompiers et de policiers.

4.1.6. Témoins (de la crise)

Un témoin a observé la crise et communique avec les policiers et les pompiers. Les responsabilités d’un témoin sont les suivantes :

  • de fournir des informations aux pompiers et les policiers, et

  • de suivre les instructions de pompiers et de policiers.

4.1.7. Informations complémentaires

Pour enrichir vos modèles, vous pouvez incorporer certains des besoins non-fonctionnels décrits ci-dessous.

Le système de gestion de crise doit montrer les suivants propriétés non-fonctionnelles :

Caution

La traduction a été principalement obtenue automatiquement, alors n’hésitez pas en cas de doutes à poser des questions!

Disponibilité
  • Le système doit être en opération 24 heures par jour, tous les jours, sans interruption, pendant toute l’année, sauf pour un temps d’arrêt maximal de 2 heures tous les 30 jours pour la maintenance.

  • Le système doit récupérer dans un maximum de 30 secondes en cas d'échec.

  • L’entretien doit être reportée ou interrompue quand une crise est imminente sans affecter les capacités des systèmes.

Fiabilité
  • Le système ne doit pas dépasser un taux d'échec maximum de 0,001%.

  • Les unités mobiles sont en mesure de communiquer avec d’autres unités sur le site crise et le centre de contrôle, indépendamment des conditions d’emplacement, le terrain et la météo.

Persistance
  • Le système doit permettre le stockage, la mise à jour et l’accès à l’information suivante sur les crises : type de crise, l’emplacement de la crise, rapport d’un témoin, emplacement du témoin, les données concernant les témoins, la durée de la crise, les ressources déployées, les victimes civiles, les stratégies utilisées, l’emplacement des équipes de secours sur la crise, journal des communications, et des décisions.

  • Le système doit permettre le stockage, la mise à jour et l’accès à l’information suivante sur les ressources disponibles et déployés (à la fois en interne et en externe) : type de ressources (humaines ou équipement), la capacité, l'équipe de sauvetage, l’emplacement, l’heure estimée d’arrivée (ETA) sur le site crise.

  • Le système doit permettre le stockage, la mise à jour et l’accès à l’information suivante sur les stratégies de sortie de crise : type de crise, étapes pour résoudre la crise, la configuration des missions nécessaires, des liens vers d’autres stratégies, applications aux crises précédentes, et le taux de succès.

Sécurité
  • Le système doit définir des politiques d’accès pour les différentes catégories d’utilisateurs. La politique d’accès doit décrire les éléments et informations de chaque acteur peut ajouter, accéder et mettre à jour les informations.

  • Le système doit authentifier les utilisateurs sur la base des politiques d’accès lors de leur premier accès pour accéder aux éléments d’informations. Si un utilisateur reste inactif pendant 30 minutes ou plus, le système doit les obliger à se ré-authentifier.

  • Toutes les communications dans le système doit utiliser des canaux sécurisés conformes avec le cryptage AES-128 standard.

Mobilité
  • Les ressources de secours doivent pouvoir accéder à l’information sur les mouvements.

  • Le système fournit des informations de localisation utiles pour économiser les ressources.

  • Les ressources de secours doivent communiquer leur emplacement au centre de contrôle.

  • Le système doit avoir accès à des cartes détaillées, des données de terrain et les conditions météorologiques pour l’emplacement de crise et les routes qui y mènent.

Sécurité
  • Le système doit surveiller les émissions provenant du site crise pour déterminer les distances de fonctionnement sûres pour les ressources de sauvetage.

  • Le système doit surveiller les conditions météorologiques et le terrain sur le site de crise pour assurer la sécurité et le retrait des moyens de secours, et l'évacuation de civils, et les victimes.

  • Le système détermine un périmètre pour le site crise pour assurer la sécurité des civils et l'évacuation des victimes à une distance sûre.

  • Le système surveille les activités criminelles pour assurer la sécurité des moyens de secours, des civils et des blessés.

  • La sécurité du personnel de secours doit avoir la priorité absolue pour le système.

Adaptabilité
  • Le système doit recommander ou solliciter des ressources alternatives en cas d’indisponibilité ou l’insuffisance de ressources appropriées.

  • Le système doit être en mesure d’utiliser les canaux de communication de rechange en cas d’indisponibilité ou l’insuffisance des moyens existants.

  • Le système doit être en mesure de maintenir une communication efficace dans les zones de perturbation ou de bruit élevé sur le site crise.

Précision
  • Le système doit avoir accès aux données de la carte, le terrain et les conditions météorologiques avec une précision de 99%.

  • Le système doit fournir des informations à jour pour sauver les ressources.

  • Le système doit enregistrer des données sur la réception sans modifications.

  • La communication entre le système et les ressources de sauvetage doit avoir un facteur de détérioration maximum de 0,0001 pour 1000 km

Partie 2 : Ingénierie système

1. Introduction

La matrice qui nous servira de "carte de base" pour placer les activités ou les modèles, sera celle-ci :

Table 1. La carte de base
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

1.1. Points de vue

Dans un axe horizontal, j’ai différencié quatre grands points de vue :

Requirements

Les exigences et leur prises en compte sont un éléments critique pour le succès du développement du système. Sans explorer l’ensemble des activités d’ingénierie système (ce qui nécessiterait tout un volume du type de [reqs]) nous insisterons beaucoup sur cet aspect qui est souvent à l’origine de l’intérêt de SysML™.

Structure

La description de l’architecture et des éléments constitutifs du système, avec les blocs, leurs relations, organisations internes, etc. constituera un point de vue important. C’est souvent la partie de SysML™ qui pose le moins de problème aux débutants.

Comportement

Le comportement d’un système est du point de vue de l’utilisateur final beaucoup plus important que la structure elle-même. C’est la partie qu’il est la plus à même d’exprimer, de comprendre (vos modèles) et de valider.

Transverse

Un certains nombre de concepts sont transverses aux trois points de vue précédents. Il s’agira principalement de parler de cohérence entre les phases de développement ou entre les points de vue.

1.2. Phase de développement

Dans un axe vertical, j’ai différencié quatre grandes phases du cycle de vie du développement :

Organisation

Une étape indépendante du type de cycle de développement envisagé (en V, agile, etc.) mais qui concerne la mise en place d’un cadre de travail qui permette un développement de qualité (outils, éditeurs, gestionnaire de version, de tâches, etc.)

Analyse

Cette phase vise plutôt à examiner le domaine du problème. Elle se focalise sur les cahiers des charges et les exigences. L’analyse débouche sur un dossier d’analyse qui décrit les grandes lignes (cas d’utilisation, architecture principale) du système.

Conception

Cette phase vise plutôt à examiner le domaine de la solution. Elle débouche sur un dossier de conception qui décrit les détails conceptuels de la solution envisagée (structure détaillée, comportement, etc.)

Implémentation

Cette phase traite des développements finaux (construction ou approvisionnement en matériel, développement de codes, etc.).

2. Différence avec l’ingénierie logicielle

Enseignant en informatique, je me retrouve souvent à enseigner SysML™ à des informaticiens. D’où ce petit exposé sur mon opinion de la différence entre les deux "mondes".

2.1. Une ingénierie plus ancienne

Que ce soit généralement en terme de cycle de développement ou historiquement, l’Ingénierie Système arrive avant l’Ingénierie Logicielle. Les ingénieurs systèmes ont donc une longue expérience et des pratiques bien ancrées.

2.2. Des systèmes plus complexes

On parle de système complexe lorsque l’on a affaire à :

  • un ensemble d'éléments humains et matériels en relation avec :

    • de nombreux éléments technologiques (Informatique, Hydraulique, Electronique, …)

    • intégrés pour fournir des services (finalité du système) en fonction de leur environnement

    • interagissant entre eux et avec leur environnement

Figure 8. Un système complexe

On parle aussi de Système de systèmes quand un système :

  • doit gérer les interactions entre ses parties (ou composantes)

  • assure un comportement prévu à l’avance

  • gère les comportements (de l’environnement) inatendus

Figure 9. Un système de système

2.3. Différents types d’analyse

Toute la question que l’Ingénierie Système cherche à résoudre est : comment passer des exigences au système de la façon la plus efficace possible.

Des reqs au système
Figure 10. Des exigences au système

Pour cela l’Ingénierie Système est découpée en plusieurs analyses, chacune avec un but bien particulier :

Des reqs au système
Figure 11. Analyse Fonctionnelle et/ou Comportementale
Des reqs au système
Figure 12. Analyse Structurelle
Des reqs au système
Figure 13. Analyse de performance
Des reqs au système
Figure 14. Analyses spécifiques

Pour arriver à combler le gap entre le système à développer et ses spécifications.

Des reqs au système
Figure 15. Des exigences au système

3. Normes et standards

Il existe un grand nombre de standards en Ingénierie Système. Cette section fera (bientôt) une revue de ces différents standards et organismes et de leur utilisation (IEEE, EIA, ISO, certification, NASA, INCOSE, AFIS, …).

Enfin, citons un rapport de 2010, le Rapport Potier, qui présente l'état des logiciels embarqués et qui sera utiles à ceux qui s’intéressent aux verrous technologiques liés à ce domaine.

L’Ingénierie Système génère beaucoup de documentation. Les processus de certification (par exemple dans l’aéronautique) sont encore basés sur des documents textuels.

4. Des documents aux modèles

Vue la complexité grandissante des systèmes, petit à petit cette ingénierie tente de passer d’une ingénierie centrée documents à une ingénierie centrée modèles. D’où l’importance de se poser la question des notations et langages pour réaliser et communiquer avec ces modèles (cf. [Notation]).

5. Les exigences

L’ingénierie des exigences est d’une importance capitale en Ingénierie Système. En général les exigences sont exprimées par des ingénieurs dédiés à cette activité. La complexité des systèmes modernes (embarqués, communicants, critiques, …).

Figure 16. 300 corps de métiers sont parfois présents sur un chantier
Tip
Besoins, exigences : question de vocabulaire

La difficulté de l’emploi massif de l’anglais en Ingénierie Système fait qu’il existe souvent une confusion entre les termes anglais et leurs traduction anglaise. Nous précisons donc ici notre utilisation des termes :

Requirements

Exigences, c’est à dire une fonction ou une propriété que doit satisfaire le système considéré. Par nature une exigence doit pouvoir être vérifiable. En génie logiciel on parle plus classiquement des spécifications ("spec") pour parler des contraintes à respecter pour un système. Les ingénieurs systèmes ont depuis longtemps intégré le terme d’exigences comme traduction directe de requirement.

Besoins

Il s’agit des exigences du client. En SysML™ on va plus les retrouver dans les cas d’utilisation. Ils sont à l’origine des requirements tels que définis plus haut.

Il est important pour une exigence qu’elle ne soit pas ambiguë (contrairement au terme en dans la consigne exprimée par la maman dans l’illustration ci-dessous : "Ramène moi 1 bouteille de lait. S’il y a des oeufs, ramène m’en 6.").

Joke
Illustration: Humour (taken from here)

6. L’architecture du système

Liens avec AADL, …

7. Le comportement du système

Liens avec la V&V

8. Méthodes et démarches

Everything should be made as simple as possible, but not simpler.

— Albert Einstein

SysML n’est pas une méthode. En effet aucune démarche n’est imposée pour l’utilisation des diagrammes, l’ordre logique dans lesquels il vaut mieux les réaliser, etc. La spécification ne porte que sur la notation elle-même. D’où le pluriel dans le titre de cette section : il existe presque autant de méthodes que d’entreprise développant des systèmes. Nous nous contenterons de donner ici quelques heuristiques (cf. [methodo] pour la présentation de quelques méthodes bien identifiées) :

Heuristique : Approche itérative

Un diagramme ne doit pas être considéré comme définitif. Il peut être complété alors que l’on traite un autre aspect de la modélisation (exemple classique : ajout d’un nouveau bloc lors de la réalisation d’un diagramme de séquence). Quelque soit la démarche adoptée elle doit être itérative et permettre de revenir sur les premières étapes.

Heuristique : Niveau d’abstraction

Bien intégrer les niveaux d’abstraction dans votre démarche. SysML possède certaines constructions pour formaliser cet aspect (Packages par exemple). Nous matérialisons cet aspect par la partie verticale de la matrice (cf. [Matrice]).

Heuristique : Tous les diagrammes ne sont pas utiles

N’essayez pas de réaliser tous les diagrammes possibles pour votre système. Réalisez uniquement ceux qui sont utiles à votre cas particulier.

Partie 3 : La notation SysML

1. Pourquoi une nouvelle notation

A good notation has subtlety and suggestiveness which at times makes it almost seem like a live teacher.

The World of Mathematics (1956)
— Bertrand Russell

Il existe une notation qui se veut "unifiée" pour les modèles : UML™. Néanmoins cette notation est peu adaptée pour l’Ingénierie Système :

  • UML 1.x était complètement inadaptée :

    • Principalement pour les systèmes d’information

    • Peu de liens entre les diagrammes

    • Peu de liens entre les modèles et les exigences

  • UML 2.x n’est pas beaucoup mieux si ce n’est :

    • Implication des ingénieurs systèmes pour sa définition

    • Introduction du diagramme de structure composite

En conclusion UML™ est une bonne base :

  • Standard De facto en génie logiciel

  • Fournit beaucoup de concepts utiles pour décrire des systèmes (même complexes)

  • Stable et extensible (grâce notamment au mécanisme de profile)

  • Beaucoup d’outils disponibles

Mais…

  • Manque de certains concepts clés d’Ingénierie Système

  • Vocabulaire beaucoup trop « software » pour être utilisé par les ingénieurs systèmes (concept de classe ou d'héritage par exemple)

  • Trop de diagrammes (13 sortes)

2. Introduction à SysML

2.1. Fiche d’identité

Voici à quoi pourrait ressembler la fiche d’identité de SysML™ :

  • Date de naissance non officielle : 2001!

  • Première spécification adoptée à l’OMG™ : 19 septembre 2007

  • Version actuelle : 1.3 (12/06/2012)

  • Paternité : OMG™/UML™ + INCOSE

  • Auteurs principaux :

    • Conrad Bock

    • Cris Kobryn

    • Sanford Friedenthal

2.2. Différence avec UML

La figure suivante, tirée de la spécification, résume bien les liens entre SysML™ et UML™, à savoir que SysML™ reprend une partie seulement des concepts d’UML™ (appelée UML4SysML) en y ajoutant des concepts nouveaux.

images/diff.png
Figure 17. Liens entre UML et SysML

2.3. Qui est "derrière"?

Industrie

American Systems, BAE Systems, Boeing, Deere & Company, EADS Astrium, Eurostep, Israel Aircraft Industries, Lockheed Martin, Motorola, NIST, Northrop Grumman, oose.de, Raytheon, Thales, …

Vendeurs d’outils

Artisan, EmbeddedPlus, Gentleware, IBM, Mentor Graphics, PivotPoint Technology, Sparx Systems, Vitech, …

Autres organisations

AP-233, INCOSE, Georgia Institute of Technology, AFIS, …

Tip

La liste complète des membres de l’OMG™ est accessible à l’URL : http://www.omg.org/cgi-bin/apps/membersearch.pl

2.4. Organisation des différents diagrammes

images/Figure4-1.png
Figure 18. Les 9 diagrammes SysML et leur lien avec UML
images/Figure4-1-bis.png
Figure 19. Version abrégée des diagrammes
Note
Définition : Types de diagrammes (OMG SysML v1.3, p. 170)

SysML diagram kinds should have the following names or (abbreviations) as part of the heading…

2.5. Différence entre modèle et dessin

SysML™ n’est pas une palette de dessins et d'éléments de base servant à faire des diagrammes. Il existe une représentation graphique des éléments modélisés en SysML™. Elle est importante car elle permet de communiquer visuellement sur le système en développement, mais du point de vue du concepteur, c’est le modèle qui importe le plus.

C’est pourquoi nous vous recommandons de ne jamais "dessiner" des diagrammes SysML™
[Sauf bien sûr au brouillon ou sur un tableau, notamment quand on travaille en équipe.]
, mais d’utiliser des outils dédiés (cf. [Outils]).

Pour ceux qui cherchent à étudier un diagramme en particulier voici un plan de cette section (nous utilisons ici le "plan" vu lors de l’introduction de la [Matrice]) :

Table 2. Organisation
Requirements, cf. [reqs] Structure, cf. [archi] Comportement, cf. [behavior] Transverse, cf. [transvers]

Organisation

pkg

pkg, bdd

pkg

Analyse, Conception, Implémentation
[En fonction du niveau de détail.]

req

bdd, ibd, sd, par

uc, sd, stm, act

par

3. Outils SysML

Il existe un certain nombre d’outils permettant de réaliser des modèles SysML. Voici une liste non exhaustive :

Vous trouverez sur Internet des comparatifs et des avis à jour sur les outils.

Ce que je voudrai souligner ici c’est l’importance du modèle comme "dépôt" (je préfère le terme anglais de repository) d'éléments de base en relation les uns avec les autres. C’est toute la différence entre le dessin et le modèle.

Caution

Attention toutefois à ne pas confondre ce que vous permet (ou pas) de faire l’outil et la notation elle-même. Les fabricants ont parfois pris des libertés ou bien n’ont pas complètement implémenté toutes les subtilités de la notation.

4. Cadre pour les diagrammes

Abordons quelques principes généraux de SysML™, c’est à dire des éléments indépendant d’un diagramme en particulier :

  • Chaque diagramme SysML™ décrit un élément précis (nommé) de modélisation

  • Chaque diagramme SysML™ doit être représenté à l’intérieur d’un cadre (Diagram Frame)

  • L’entête du cadre, appelé aussi cartouche, indique les informations sur le diagramme :

    • le type de diagramme (req, act, bdd, ibd, stm, etc.) qui donne immédiatement une indication sur le point de vue porté à l'élément de modélisation (comportement, structure, etc.)

    • le type de l'élément (par exemple package, block, activity, etc.)

    • le nom de l'élément (unique)

    • le nom du diagramme ou de la vue

Dans l’exemple ci-dessous, le diagramme "Context_Overview" est un Block Definition Diagram (type bdd) qui représente un package, nommé "Context".

images/pacemaker-context.png
Figure 20. Exemple de diagramme SysML
Note
Convention : Utilisation systématique des cartouches

Tout diagramme proposé à un étudiant doit posséder un entête précis.

5. Organisation

Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

5.1. Fondements

On abordera :

  • Le Package Diagram

  • Les différent types de packages

  • Les organisations possibles

  • La notion de Namespaces

  • Les Dependencies

5.2. Le Package Diagram

Le diagramme de paquetage permet de représenter l’organisation des modèles en paquetages.

  • Il est identique à UML™, et classique pour les développeurs (java notamment)

  • Il permet d’organiser les modèles en créant un espace de nommage (cf [namespace])

Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération (cf. [organisation]) :

  • hiérarchie "système" (e.g., entreprise, système, composant)

  • types de diagrammes (e.g., besoins, structure, comportements)

  • par points de vue

  • etc.

5.3. Les différent types de packages

Il existe plusieurs types de package :

models

un package "top-level" dans une hiérarchie de packages

packages

le type le plus classique : un ensemble d'éléments de modèles

model librairies

un package prévu pour être réutilisé (importé) par d’autres éléments

views

un package spécial pour représenter les points de vue

Tip

Un point de vue (viewpoint) est utilisé pour matérialiser une perspective particulière de modélisation. Il possède des propriétés standardisés (concerns, language, purpose, etc.) et permettent d’indiquer qu’une vue (un packetage particulier, stéréotypé <<view>>) est conforme (dépendance <<conform>>) à un point de vue.

5.4. Les organisations possibles

Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération :

  • par hiérarchie "système" (e.g., entreprise, système, composant, …)

  • par types de diagrammes (e.g., besoins, structure, comportements, …)

  • par cycle de vie (e.g., analyse, conception, …)

  • par équipes (e.g., architectes, [IPT], …)

  • par points de vue (e.g., sécurité, performance, …)

  • etc.

images/pkg-organisation2.png
Figure 21. Exemple d’organisation simple
images/pkg-organisation-modelview.png
Figure 22. Représentation de cette organisation dans un outil
images/pkg-organisation.png
Figure 23. Un autre exemple d’organisation
images/pkg-topcased.png
Figure 24. Un autre exemple d’organisation
Tip

L’outil TOPCASED propose, lors de la création d’un premier modèle, de créer une organisation "type" par défaut.

images/pkg-template.png images/pkg-topcased-default.png

5.5. La notion de Namespaces

Un package permet de créer un espace de nommage pour tous les éléments qu’il contient. Ainsi, dans un package, on n’a pas à se soucier des noms des éléments. Même si d’autres utilisent les mêmes noms, il n’y aura pas ambiguité.

Note
Définition : Namespace (OMG SysML v1.3, p. 23)

The package defines a namespace for the packageable elements.

Pour éviter toute ambiguité, on peut utiliser pour les éléments de modèles leur nom complet (Qualified name), c’est à dire le nom de l'élément préfixé par son (ou ses) package(s) (e.g., Structure::Products::Clock).

Tip

Dans les outils SysML™, il faut souvent demander explicitement à voir les noms complets (Qualified names) des éléments (la plupart du temps dans les options graphiques).

5.6. Les dépendances

Un certain nombre de dépendances peuvent exister entre des éléments de package ou entre les packages eux-mêmes :

Dependency

une dépendance "générale", non précisée,
représentée par une simple flèche pointillée ----->

Use

l'élément "utilise" celui à l’autre bout de la flèche (un type par exemple),
représentée par le stéréotype <<use>>

Refine

l'élément est un raffinage (plus détaillé) de celui à l’autre bout de la flèche,
représentée par le stéréotype <<refine>>

Realization

l'élément est une "réalisation" (implémentation) de celui à l’autre bout de la flèche,
représentée par le stéréotype <<realize>>

Allocation

l'élément (e.g., une activité ou un requirement) est "alloué" sur celui à l’autre bout de la flèche (un block la plupart du temps),
représentée par le stéréotype <<allocate>>

5.7. En résumé

SysML™ propose un certain nombre de mécanismes pour organiser les différents modèles, tirés pour la plupart d’UML™. Ces mécanismes seront plus faciles à comprendre au travers de leur utilisation concrète dans la suite.

Table 3. Organisation
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

package

package

package

dependencies

5.8. Questions de révision

  1. Quels sont les 5 types de dépendances entre packageable elements ?

  2. À quoi cela peut-il servir de définir les dépendances (donnez des exemples concrets) ?

6. Les exigences

Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

6.1. Fondements

On abordera :

  • L’organization des Requirements

  • Les Requirements properties

  • Les Requirements links

  • Les Requirements Diagrams

  • Les considérations sur la traçabilité

  • Annotations des Requirements

  • Les Use Case Diagrams (scénarios)

Tip

L’ingénierie des exigences est une discipline à part entière et nous n’abordons ici que les aspects en lien avec la modélisation système. Voir le livre de référence pour plus de détails ([Sommerville1997]) ou le guide de l’AFIS ([REQ2012]).

6.2. L’organisation des Requirements

Il ne s’agit pas ici de revenir sur les exigences elles-même, mais plutôt de voir comment SysML™ permet de les exprimer, de les manipuler et surtout de les lier avec le reste du système.

6.2.1. Représentation de base

Un Requirement en SysML™ n’est qu’un bloc particulier.

Note
Définition : Requirements (OMG SysML v1.3, p. 139)

A requirement specifies a capability or condition that must (or should) be satisfied… A requirement is defined as a stereotype of UML Class…

main__1.png

6.2.2. Différents types d’organisation

L’ingénierie des exigences aboutit généralement à une liste organisée d’exigences, que ce soit en terme de fonctionnelles/non fonctionnelles, de prioritaires/secondaires, etc. Le principal support de SysML™ à cette organisation, outre la possibilité de les annoter (cf. section Stéréotyper les exigences), consiste à utiliser les packages.

Plusieurs types d’organisations sont possibles :

  • Par niveau d’abstraction

    • Besoins généraux (en lien avec les use cases par exemple)

    • Besoins techniques (en lien avec les éléments de conception)

  • Par point de vue

    • Besoins principaux (en lien avec les use cases)

    • Besoins spécifiques :

      • Fonctionnels

      • Marketing

      • Environnementaux

      • Business

  • etc.

6.2.3. Tableaux de Requirements

Les requirements sont habituellement stockés dans des tableaux (feuilles excel le plus souvent!). Il est donc recommandé par le norme et possible dans de nombreux outils de représenter les exigences sous forme tabulaire.

Note
Définition : Requirements Table (OMG SysML v1.3, p. 145)

The tabular format is used to represent the requirements, their properties and relationships…

images/req-table.png
Figure 25. Exemples tableau d’exigences (OMG SysML v1.3, p. 145)

La plupart des outils modernes permettent le passage entre outils classiques de gestion des exigences (comme DOORS™) et outils de modélisation SysML™ (comme Modelio, illustré ci-dessous).

images/req-modelio.png
Figure 26. Import Modelio de tableau d’exigences

6.3. Les Requirements properties

Il est possible d’indiquer un certain nombre de propriétés sur un requirement :

  • priority (high, low, …)

  • source (stakeolder, law, technical, …)

  • risk (high, low, …)

  • status (proposed, aproved, …)

  • verification method (analysis, tests, …)

Les principales relations entre requirement sont :

Containment

Pour décrire la décomposition d’une exigence en plusieurs sous-exigences (⊕–). Typiquement dès qu’une exigence est exprimée avec une conjonction "et" ("La voiture doit être rapide et économe.").

Refinement

Pour décrire un ajout de précision (<<refine>>), comme par exemple une précision.

Derivation

Pour indiquer une différence de niveau d’abstraction (<<deriveReqt>>), par exemple entre un système et un de ses sous-systèmes.

Tip

Lorsqu’une exigence possède plusieurs cas <<refine>> qui pointent vers lui, on considère que ces différents cas sont des options possibles de raffinement (cf. [conventions]).

images/req-exp1.png
Figure 27. Exemples de relations entre exigences

Il existe ensuite les relations entre les besoins et les autres éléments de modélisation (les block principalement) comme <<satisfy>> ou <<verify>>, mais nous les aborderons dans la partie transverse.

images/topcased-req-connections.png
Figure 28. Relations liées au requirements dans TOPCASED

6.5. Les Requirements Diagrams

Voici un exemple de req un peu plus étoffé, tiré de http://www.uml-sysml.org/sysml (voir aussi [rationale]) :

images/hsuv-reqs1.png
Figure 29. Exemples de composition d’exigences

6.6. Stéréotyper les Requirements

Tout comme pour n’importe quel bloc, il est possible de stéréotyper les requirements. Ceci permet de se définir ses propres priorités et classifications. Quelques exemples de stéréotypes utiles :

  • <<interfaceRequirement>>, <<physicalRequirement>>, …

  • <<FunctionalRequirement>>, <<nonFunctionalRequirement>>

6.7. Annotations des Requirements

Il est possible d’annoter les éléments de modélisation en précisant les raisons (rationale) ou les éventuels problèmes anticipés (problem).

images/hsuv-reqs2.png
Figure 30. Exemples de rationale et problem

6.8. Les considérations sur la traçabilité

Une fois que les requirements ont été définis et organisés, il est utile de les lier au moins aux use cases (en utilisant <<refine>> par exemple) et aux éléments structurels (en utilisant <<satisfy>> par exemple), mais ceci sera abordé dans la partie [transvers].

Note

En général chaque requirement devrait être relié à au moins un use case (et vice-versa!).

6.9. Les Use Case Diagrams (scénarios)

Bien que nous traitions les cas d’utilisation dans la partie comportement, nous les abordons ici du fait de leur proximité avec les requirements.

images/req-uc-relation.png
Figure 31. Exemple de lien entre use case et requirements

Ce diagramme est exactement identique à celui d’UML™.

images/UCGestionNotes.png
Figure 32. Exemple de diagramme des cas d’utilisation
images/uc.png
Figure 33. Autre exemple de diagrammes des cas d’utilisation
Tip

Un acteur représente un rôle joué par un utilisateur humain. Il faut donc plutôt raisonner sur les rôles que sur les personnes elles-mêmes pour identifier les acteurs.

6.10. En résumé

Les exigences sont très importantes en ingénierie système, plus en tout cas qu’en ingénierie logiciel, du fait de la multiplication des sous-systèmes et donc des intermédiaires (fournisseurs, sous-traitants, etc.) avec qui les aspects contractuels seront souvent basés sur ces exigences. Il n’est donc pas étonnant qu’un diagramme et des mécanismes dédiés aient été prévus en SysML™.

Table 4. Déclinaison des Exigences
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

⊕–, <<deriveReqt>>

Analyse

<<satisfy>>, <<refine>>

<<satisfy>> entre reqs et UC

<<refine>>

Conception

<<allocate>>

Implémentation

<<satisfy>>, <<verify>>

En terme de démarche, il est classique d’avoir de nombreux aller-retour entre la modélisation des exigences et la modélisation du système lui-même (cf. [sysmod]).

Figure 34. Exemple de démarche (SYSMOD Zigzag pattern)

6.11. Questions de révision

  1. Quelles sont les différences entre besoins et exigences ?

  2. En quoi les cas d’utilisation sont-ils complémentaires des exigences?

  3. Quelle est la différence entre un package de type model et un package de type package?

7. L’architecture du système

Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

7.1. Fondements

On abordera :

  • l’organisation du système et des modèles

  • les Block Definition Diagrams

  • les Internal Block Diagrams

  • les Parametric Diagrams (pour les contraintes physiques)

  • les Sequence Diagrams (diagramme de séquence système)

7.2. Organisation du système et des modèles

En terme d’organisation, le mécanisme clef est celui de package. Celui-ci va permettre d’organiser les modèles, pas le système lui-même. Nous avons abordé cette organisation (cf. [package]).

Pour l’organisation du système, on trouve le plus souvent :

  • un diagramme décrivant le contexte (le système dans son environnement), décrit dans un block definition diagram (cf. [contextebdd])

  • un diagramme décrivant les éléments internes principaux du système, décrit dans un internal block diagram

7.3. Block Definition Diagrams

7.3.1. Principes de base

Un bdd peut représenter :

  • un package

  • un bloc

  • un bloc de contrainte (constraint block)

Un diagramme de bloc décrit les relations entre les blocs (compositions, généralisations, …). Ce diagramme utilise les mêmes éléments que le diagramme de classe UML™.

images/pacemaker-context.png
Figure 35. bdd du système dans son environnement

Un bloc est constitué d’un certain nombre de compartiments (Compartments) :

Properties

Equivalent UML™ des propriétés (e.g., attributs).

Operations

Les méthodes supportées par les instances du bloc.

Constraints

Les contraintes (cf. [contraintes])

Allocations

Les allocations (cf. [transvers])

Requirements

Les exigences liées à ce bloc.

User defined

On peut définir ses propres compartiments.

images/constraints.png
Figure 36. Exemple de définition de contraintes

7.3.2. Propriétés

On peut différencier 4 types de propriétés d’un bloc :

value properties

Des caractéristiques (quantifiables), aussi appelées simplement values

parts

Les éléments qui composent le bloc (cf. [ibd])

references

Les éléments auquel le bloc a accès (via des associations ou des agrégations)

constraint properties

Les contraintes que doivent respecter les propriétés (nous les verrons plus en détail, cf. [param]).

Note

Les values sont ce qui se rapproche le plus des attributs de classes UML.

7.3.3. Value Types

Pour associer un type aux valeurs, SysML™ propose de définir des Value Types.

images/valueType.png
Figure 37. Définition de Value Types.

7.3.4. Associations entre blocs

Il existe deux types de relations entre blocs :

  • l’association (y compris l’agrégation et la composition)

  • la généralisation/spécialisation

Ces deux types de relations, bien connues en UML™, permettent de matérialiser les liens qui existent entre les éléments du système. Avant d’aborder les associations, il est important de différencier la description d'éléments structurels sous la forme d’un bloc (au travers d’un bdd par exemple) et ces éléments pris individuellement. Ces derniers sont des instances individuelles du même bloc. Cette notion, très présente dans les approches orientées objets est souvent plus ardue à appréhender pour les ingénieurs systèmes. Il faut bien comprendre que la modélisation d’un bloc consiste à représenter l’ensemble des éléments qui caractérisent tout une série d’objets (des moteurs, des pompes, des données, etc.). Il serait fastidieux de les représenter tous (individuellement), et c’est donc leur "signature" que l’on représente. C’est pour cela qu’un bloc n’est pas un élément physique, mais simplement sa représentation, tandis qu’une instance de ce bloc représentera elle cet élément physique. C’est le cas notamment des participants d’un diagramme de séquence ou encore des parties d’un composé, qui sont des instances et non des blocs.

Association

Une association est un ensemble de liens permanents existant entre les instances de deux ou plusieurs blocs. On dira qu’une association lie plusieurs blocs ou que les blocs participent à l’association.

Une association possède plusieurs propriétés :

Dimension d’une association

Nombre de blocs mis en jeu par l’association
(binaire : 2, ternaire : 3, n-aire : n)

Note
Exemple d’association binaire

Soient les bloc Fournisseurs et Produits. On veut indiquer quels sont les produits susceptibles d’être fournis par chaque fournisseur et quels sont les fournisseurs susceptibles de fournir chaque produit.

/Users/bruel/dev/asciidoc/ACSI/images/prod-fourn.png

Nom d’une association

Afin de clarifier les informations, il est important de nommer les associations.
Il existe trois façons de nommer une association :

  • un verbe à l’infinitif (e.g., Fournir)

  • un verbe conjugué avec un sens de lecture : Fournit > ou < Est fourni par

  • un rôle (placé à une extrémité de l’association)

Cardinalité

Indique à combien d’instances minimum et maximum du bloc d’en face est lié toute instance du bloc de départ. Elle est représentée par un couple (M..N).

Caution

Attention, dans une cardinalité M..N, M doit toujours être inférieur ou égal à N. Exemple : 3..10.

Vers le code : que signifie vraiment une association?

En terme de logiciel, une association représente une contrainte sur la suite du développement : que ce soit un code (en langage orienté objet la plupart du temps) ou une base de donnée.

Pour reprendre l’exemple précédent, cela signifie concrètement au niveau d’un code par exemple que depuis une variable Produits on doit être capable d’accéder à une variable (correspondante) de type tableau (ou liste, ou …) de Fournisseurs.

Ce qui peut donner en java :

public class Produits
{
//Produits Attributes
private String idPro;
private String designation;
private float poids;

//Produits Associations
private List<Fournisseurs> fournisseurs;
...

En terme d’ingénierie système, on utilisera plutôt des associations spécifiques (l’agrégation et la composition).

Figure 38. Deux façon de représenter une propriété de type B

En terme d’Ingénierie Système, une composition indique que l'élément est une partie intégrante (on parle de part) du tout (un composant, comme le moteur d’une voiture par exemple) tandis q’une agrégation indique que l'élément est une partie "externe" (on parle de reference) comme la batterie d’un portable.

Note

Un moyen simple en terme logiciel de déterminer si une association A→B est une association dirigée (navigable dans un sens), une agrégation ou une composition est de raisonner en terme d’implémentation :

  • c’est une agrégation si b est initialisé dans le constructeur de A ;

  • c’est une composition si il est aussi détruit dans le destructeur de A ;

  • c’est une association dirigée simple si aucun des deux cas précédent ne s’applique.

Généralisation/spécialisation

Lorsque plusieurs blocs ont des caractéristiques en communs (propriétés, associations, comportement), il peut être utile de "factoriser" ces éléments en un bloc dont les autres vont "hériter". Quand on réalise ces liens hiérarchiques (on utilise souvent le terme "est un") en partant des blocs différents pour établir un nouveau bloc contenant les points communs on parle de généralisation. À l’inverse, quand on constate qu’un bloc possède réellement plusieurs déclinaisons différentes et que l’on créé alors des blocs spécifiques, on parle alors de spécialisation.

images/genspec.png
Figure 39. Exemple de lien de généralisation/spécialisation

On retrouve cette association entre blocs, mais aussi entre acteurs, cas d’utilisation, etc.

7.4. Internal Block Diagrams

Un ibd décrit la structure interne d’un bloc sous forme de :

parts

Les parties qui constituent le système (ses sous-systèmes)

ports

Elément d’interaction avec un bloc

connecteurs

Liens entre ports

7.4.1. Parts

Les parties sont représentés par les éléments au bout d’une composition dans un bdd. Elles sont créés à la création du bloc qui les contient et sont détruites avec lui s’il est détruit (dépendance de vie).

Caution

Il ne s’agit pas de redessiner le BDD. Les parts sont des instances et non des classes (au sens objet).

On représente les parts comme des bloc en traits pleins et les references comme des blocs en trait pointillés.

images/parts.png
Figure 40. Exemple de Parts
images/parts2.png
Figure 41. Autre exemple de Parts

7.4.2. Ports

Les ports :

  • préservent l’encapsulation du bloc

  • matérialise le fait que les interactions avec l’extérieur (via un port) sont transmise à une partie (via un connecteur)

  • les ports connectés doivent correspondre (kind, type, direction, etc.)

Note

Les ports définissent les points d’interaction offerts («provided») et requis («required») entre les blocs.
Les connecteurs peuvent traverser les "frontières" sans exiger de ports à chaque hiérarchie.

images/ports-flots.png
Figure 42. Exemples de flots
Note
Définition : Ports (OMG SysML v1.3, p. 57)

Ports are points at which external entities can connect to and interact with a block in different or more limited ways than connecting directly to the block itself.

images/flots.png
Figure 43. Exemples de flots multi-physique entre ports

Les ports peuvent être de nature classique (comme en UML™) et représenter la fourniture ou le besoin de services. Ils peuvent aussi être de nature "flux physique".

Les Flux peuvent être :

  • atomiques (un seul flux),

  • composites (agrégation de flux de natures différentes).

Note

Un flow port atomique ne spécifie qu’un seul type de flux en entrée ou en sortie (ou les deux), la direction étant simplement indiquée par une flèche à l’intérieur du carré représentant le port. Il peut être typé par un bloc ou un Value Type représentant le type d’élément pouvant circuler en entrée ou en sortie du port.

7.5. Parametric Diagrams

Afin de capturer de manière précise les contraintes entre valeurs, ou encore les liens entre les sorties et les entrées d’un bloc, SysML™ utilise trois concepts clefs :

  • Constraints (un type de bloc)

  • Parametric diagram (un type d'ibd)

  • Value binding

7.5.1. Contraintes

C’est un bloc particulier :

  • avec un stéréotype ≪constraint≫ (au lieu de bloc)

  • des paramètres en guise d’attributs

  • des relations liant (contraignant) ces paramètres

images/constraints.png
Figure 44. Exemple de contraintes
Note
Définition : ConstraintBlock (OMG SysML v1.3, p. 86)

A constraint block is a block that packages the statement of a constraint so it may be applied in a reusable way to constrain properties of other blocks.

7.5.2. Diagramme paramétrique

C’est une forme particulière de Internal Block Definition

images/param.png
Figure 45. Exemple de diagramme paramétrique

7.5.3. Value Binding

Une fois les contraintes exprimées, il faut lier les paramètres (formels) à des valeurs (paramètre réel). C’est l’objet des Value Binding.

Pour assigner des valeurs spécifiques, on utilise des Block Configurations;

Figure 46. Exemple de bloc de configuration

7.6. Diagrammes de séquence système

Les diagrammes de séquence système (DSS) sont des Sequence Diagrams UML™ classiques où seul le système est représenté comme une boîte noire en interaction avec son environnement (les utilisateurs généralement).

Il permet de décrire les scénarios des cas d’utilisation sans entrer dans les détails. Il convient donc mieux à l’ingénierie système qu’un diagramme de séquence classique (cf. section sur les [seq]).

images/dss.png
Figure 47. Exemples de DSS

7.7. En résumé

En résumé, il existe plusieurs diagrammes permettant d’exprimer la structure du système à concevoir. En fonction du niveau de détail nécessaire on peut voir les sous-systèmes comme des boîtes noires (des blocs) ou comme des boîtes blanches (grâce à l'ibd correspondant).

Table 5. Place des aspects structurels
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

package

Analyse

bdd par

Conception

bdd par ibd dss

Implémentation

bdd par ibd dss

7.8. Questions de révision

  1. Quelles sont les différences entre une association dirigée (), une composition (losange noir) et l’agrégation (losange blanc) ?

  2. Puisqu’un bdd me donne souvent la liste des sous-systèmes (liens de composition), pourquoi ai-je besoin d’un ibd ?

8. Le comportement du système

Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

8.1. Fondements

On abordera :

  • les Use Case Diagrams (scénarios)

  • les Sequence Diagrams

  • les State Machines

  • les Activity Diagrams

8.2. Use Case Diagrams

Les éléments de base :

Acteurs

Les principaux éléments extérieurs au système considéré, et participant qui participent (on parle parfois d’acteurs principaux). Ils ont souvent un rôle. ou qui bénéficient (on parle alors d’acteurs secondaires) du système.

Cas d’utilisation

représente un ensemble d’actions réalisées par le système intéressant pour au moins un acteur

Association

participation d’un acteur à un cas d’utilisation.

Sujet

le domaine étudié (qui peut être une partie seulement de tout le système, pas forcément modélisé dans son ensemble)

Tip

Un acteur représente un rôle joué par un utilisateur humain. Il faut donc plutôt raisonner sur les rôles que sur les personnes elles-mêmes pour identifier les acteurs.

8.3. Le Diagramme des Cas d’Utilisation

Le Diagramme des Cas d’Utilisation est un diagramme UML™ permettant de représenter :

  • les UC (Use Case ou Cas d’Utilisation)

  • les acteurs (principaux et secondaires)

  • les relations

    • entre acteurs et Use Case

    • entre Use Cases

8.3.1. Cas d’Utilisation (Use Case)

Un cas d’utilisation représente un ensemble de scénarios que le système doit exécuter pour produire un résultat observable par un acteur.

Exemple de cas d’utilisation (UML)

Retrait par carte bancaire

Scénario principal

L’UC démarre lorsque le Guichet Automatique Bancaire (GAB) demande au client son numéro confidentiel après l’introduction de sa CB. Le client entre son code et valide son entrée. Le GAB contrôle la validité du code. Si le code est valide, le GAB autorise le retrait et l’UC se termine.

Scénario alternatif n°1

Le client peut à tout instant annuler l’opération. La carte est éjectée et l’UC se termine.

Exemple de codification de l’UC

UC01 ou RetraitCB (pour Retrait par carte bleue)

Précisions

Un cas d’utilisation peut être précisé par :

  • une description textuelle

  • un ou des diagrammes UML™ (séquence, activité)

Note

Dans les outils, cette "précision" se manifeste par le fait que l’on "attache" généralement un diagramme de séquence à un cas d’utilisation (clic droit sur un Use Case → nouveau sd).

8.3.2. Acteur

Un acteur peut être une personne, un ensemble de personnes, un logiciel, un processus qui interagit avec un ou plusieurs UC.

On peut trouver plusieurs types d’acteurs :

  • extérieurs au système (cf. actor [ucdiag])

    • les acteurs principaux

    • les acteurs secondaires

  • exemples de types d’acteurs prédéfinis dans UML :

    • <<utility>>

    • <<process>>

    • <<thread>>

Note

On peut utiliser des liens de généralisation/spécialisation entre acteurs pour représenter les possibilités pour le spécialisé d’avoir les mêmes prérogatives (notamment en terme d’utilisation du système) que le généralisé.

8.3.3. Relations entre acteurs et Use Case

En général, une simple association relie acteurs et Use Case. On peut également orienter ces associations en plaçant une direction (flèche vide) au bout de l’association.

8.3.4. Relations entre Use Case

Après avoir lister les cas d’utilisation, il est utile de les organiser et de montrer les relations entre eux. Plusieurs relations sont possibles :

Extension (<<extend>>)

Indique que le Use Case source est éventuellement exécutée en complément du Use Case destination (cas particulier, erreur…). Le point précis où l’extension peut se produire est appelé extension point (surtout utile quand il existe plusieurs extensions pour un même cas)

Inclusion (<<include>>)

Indique que le Use Case est inclus obligatoirement dans un autre Use Case (notion de sous-fonction par exemple)

Généralisation

Relation entre un Use Case général et un autre plus spécialisé qui hérite de ses caractéristiques et en rajoute (différents modes d’utilisation d’un système par exemple, ou encore différents acteurs impliqués)

Diagramme d'UC
Figure 48. Notation dans le diagramme d’UC
Tip

On n’utilise généralement <<include>> que dans le cas où le sous-cas d’utilisation est inclut dans plusieurs UC. Si ce n’est pas le cas, il est généralement englobé dans l’UC.

8.3.5. Pour construire un UC (de manière générale)

  1. identifier les acteurs

  2. identifier les cas d’utilisation

  3. structurer en packages

  4. finaliser les diagrammes de cas d’utilisation (ajouter les relations)

Note

Certains méthodologistes (comme T. Wielkins) préconisent de ne pas utiliser les acteurs et les cas d’utilisation (cf. son blog)

8.3.6. Exemples complets (UML)

Service comptable
Exemple de Diagramme d'UC
Figure 49. Exemple de diagramme d’UC
Gestion des notes
Exemple de Diagramme d'UC
Figure 50. Autre exemple de diagramme d’UC

8.4. Sequence Diagrams

8.4.1. Généralités

Il permet de :

  • modéliser les interactions entre blocs

  • séquencer ces interactions dans le temps

  • représenter les échanges de messages

  • spécifier les scénarios des cas d'études

Les éléments qui composent ce diagramme sont :

Participants

les éléments en interaction (des blocs généralement)

Lignes de vie

des lignes verticales qui permettent d’indiquer un départ ou une arrivée d’interaction

Barres d’activation

pour matérialiser quand l'élément est actif

Messages

ce qui "circule" d’un élément à l’autre (signal, appel de méthode, …)

Diagramme de séquence
Figure 51. Exemple de diagramme de séquence
Caution

Les participants (et leur ligne de vie) représentent des instances de blocs (souvent "anonymes").

8.4.2. Exemple

Exemple de diagramme de séquence
Figure 52. Exemple de diagramme de séquence (3)

8.4.3. Notions avancées

On peut également représenter des instructions itératives et conditionnelles au travers de cadres d’interaction :

  • loop (boucle)

  • alt (alternative)

  • opt (optionel)

  • par (parallèle)

  • region (région critique - un seul thread à la fois)

Un algorithme
Figure 53. Exemple d' algorithme…
Sa modélisation
Figure 54. Et le diagramme correpondant

8.4.4. Exemple de conceptions

Le diagramme de séquences est un diagramme utile pour montrer les "responsabilités" de certains objets par rapport aux autres. Dans un code logiciel, on peut y déceler plus facilement que tel objet est plus chargé que d’autres. Les deux diagrammes suivants (tirés de [Fowler2004]) montrent deux conceptions différentes possibles pour l’implémentation d’une même fonctionnalité. On mesure visuellement assez bien la différence entre la version "centralisée" ([fowler1]) et la version "objet" ([fowler2]).

Conception 'centralisée'
Figure 55. Conception "centralisée"
Conception 'objet'
Figure 56. Conception "objet"
Note

On utilise le diagramme de séquence pour représenter des algorithmes et des séquencements temporels. Lorsque le comportement se rapproche plus d’un flot, on utilise le diagramme d’activité (cf. section sur le [act]).

8.4.5. Lien entre UC, DSS et DS

La décomposition hiérarchique permet une description "TOP-DOWN" du système à réaliser.

On fait un Diagramme de Séquence Système pour chaque cas d’utilisation (issu du Diagramme d’UC) pour déterminer les échanges d’informations entre l’acteur et le système.

Ensuite on fait un Diagramme de Séquence (DS) pour décrire comment les blocs composant le système (issus du bdd) collaborent pour réaliser le traitement demandé.

Diagramme d'UC
Figure 57. Diagramme d’UC
Le DSS correspondant
Figure 58. Le DSS correspondant
Le DS correspondant
Figure 59. Le DS correspondant

8.5. Diagramme d'états

SysML™ a repris le concept, déjà connu en UML™, de machine à états (State Machines). Ce diagramme représente les différents états possibles d’un bloc particulier, et comment ce bloc réagit à des événements en fonction de son état courant (en passant éventuellement dans un nouvel état). Cette réaction (nommée transition) possède un événement déclencheur, une condition (garde), un effet et un état cible.

Le diagramme d’états comprend également deux pseudo-états :

  • l’état initial du diagramme d’états correspond à la création d’une instance ;

  • l’état final du diagramme d’états correspond à la destruction de l’instance.

Un diagramme d'état
Figure 60. Un exemple de diagramme d'état (R,UK)

Lorsqu’un état nécessite lui-même plus de détails, on créé un état composite (aussi appelé super-état) qui est lui-même une machine à état. On peut ainsi factoriser des transitions déclenchées par le même événement (et amenant vers le même état cible), tout en spécifiant des transitions particulières entre les sous-états. Il est également possible d’attacher un diagramme d'état (composite) à un état pour garder une représentation hiérarchique.

Un diagramme d'état peut représenter des régions concurrentes (dont les activités peuvent évoluer en parallèle), graphiquement représentées par des zones séparées par des traits pointillés. Chaque région contient ses propres états et transitions.

Il existe encore d’autres concepts avancés que nous ne présenterons pas dans cette introduction car ils sont beaucoup moins utilisés (entry, exit, transition interne, etc.).

8.6. Diagrammes d’activité

Les diagrammes d’activité (Activity Diagrams) est utilisé pour représenter les flots de données et de contrôle entre les actions. Il est utilisé pour raffiner en général un cas d’utilisation. Il est utilisé pour l’expression de la logique de contrôle et d’entrées/sorties. Le diagramme d’activité sert non seulement à préciser la séquence d’actions à réaliser, mais aussi ce qui est produit, consommé ou transformé au cours de l’exécution de cette activité.

images/act-pcmk1.png
Figure 61. Exemple de diagramme d’activité (tiré de [SeeBook2012])

Les éléments de base du diagramme d’activité sont :

  • les actions,

  • les flots de contrôle entre actions,

  • les décisions (branchements conditionnels),

  • un début et une ou plusieurs fins possibles.

8.7. Actions

Les actions sont les unités fondamentales pour spécifier les comportements en SysML™. Une action représente un traitement ou une transformation. Les actions sont contenues dans les activités, qui leur servent alors de contexte.

8.8. Flots

Un flot de contrôle permet le contrôle de l’exécution des noeuds d’activités. Les flots de contrôle sont des flèches reliant deux noeuds (actions, décisions, etc.).

Le diagramme d’activité permet également d’utiliser des flots d’objets (reliant une action et un objet consommé ou produit). Les object flow, associés aux broches d’entrée/sortie (input/output pin) permettent alors de décrire les transformations sur les objets manipulés.

Un flot continu
Figure 62. Un exemple de flot continu (UK)

Pour permettre la modélisation des flots continus, SysML™ ajoute à UML™ la possibilité de caractériser la nature du débit qui circule sur le flot : continu (par exemple, courant électrique, fluide, etc.) ou discret (par exemple, évenements, requêtes, etc.). On utilise pour cela des stéréotypes : <<continuous>> et <<discrete>>. Par défaut, un flot est supposé discret.

Note
Définition : FlowProperty (OMG SysML v1.3, p. 63)

A FlowProperty signifies a single flow element to/from a block. A flow property has the same notation as a Property only with a direction prefix (in | out | inout). Flow properties are listed in a compartment labeled flow properties.

8.9. Décision

Une décision est un noeud de contrôle représentant un choix dynamique entre plusieurs conditions (mutuellement exclusives). Elle est représentée par un losange qui possède un arc entrant et plusieurs arcs sortants. Il existe plusieurs noeuds de contrôle (cf. [Control]) :

fork

Un fork est un noeud de contrôle représentant un débranchement parallèle. Il est représenté par une barre (horizontale ou verticale) qui possède un arc entrant et plusieurs arcs sortants. Le fork duplique le "jeton" entrant sur chaque flot sortant. Les jetons sur les arcs sortants sont indépendants et concurrents.

join

Un join est un noeud de contrôle structuré représentant une synchronisation entre actions (rendez-vous). Il est représenté par une barre (horizontale ou verticale) qui possède un arc sortant et plusieurs arcs entrants. Le join ne produit son jeton de sortie que lorsqu’un jeton est disponible sur chaque flot entrant (d’où la synchronisation).

flow final

Contrairement à la fin d’activité qui est globale à l’activité, la fin de flot est locale au flot concerné et n’a pas d’effet sur l’activité englobante.

merge

La fusion est l’inverse de la décision : le même symbole du losange, mais cette fois-ci avec plusieurs flots entrants et un seul sortant.

images/flow-ctrl.png
Figure 63. Les différents contrôles de flow SysML

8.10. Réutilisation

Les activités peuvent être réutilisées à travers des actions d’appel (callBehaviorAction). L’action d’appel est représentée graphiquement par une fourche à droite de la boîte d’action, ainsi que par la chaîne : nom d’action : nom d’activité. SysML™ propose encore bien d’autres concepts et notations, comme la région interruptible, la région d’expansion ou encore les flots de type stream qui sortent du cadre de ce livre d’introduction.

images/act-call.png
Figure 64. Exemple de callBehaviorAction (UK)

8.11. En résumé

Il existe de nombreux diagrammes pour exprimer les comportements. Ces modèles sont importants dans la mesure où ils peuvent servir à valider le futur système vis-à-vis de ces comportements exprimés. Ils ne sont donc véritablement utiles que lorsqu’ils sont couplés à des outils de simulation ou d’analyse (cf. [Analyse]).

Table 6. Place du Comportement
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

pkg

Analyse

uc sd

Conception

dss sd act

Implémentation

stm

8.12. Questions de révision

  1. Comment, pour exprimer un comportement, savoir si j’ai besoin d’un diagramme de séquence plutôt qu’un diagramme d’activité ou encore d’une machine à état ?

8.13. Exercices

8.13.1. Diagramme des cas d’utilisation

Placez dans un diagrammes des cas d’utilisation les différents acteurs et cas correspondant à l'étude de cas suivante (en indiquant les relations) :

Pour faciliter sa gestion, un entrepôt de stockage envisage de concevoir un système permettant d’allouer automatiquement un emplacement de stockage pour chaque produit du chargement des camions qui convoient le stock à entreposer. Lors de l’arrivée d’un camion, un employé doit saisir dans le système les caractéristiques de chaque article ; le système produit alors une liste où figure un emplacement pour chaque article. Lors du chargement d’un camion les caractéristiques des articles à charger dans un camion sont saisies par un employé afin d’indiquer au système de libérer les emplacements correspondant.

9. Les aspects transversaux

Table 7. Aspects transversaux
Requirements Structure Comportement Transverse

Organisation

Analyse

Conception

Implémentation

9.1. Fondements

On abordera ici les aspects transversaux comme :

  • la traçabilité des exigences

  • les mécanismes d’allocation

  • le diagramme paramétrique

9.2. Traçabilité des exigences

Nous avons vu déjà un certain nombre de mécanismes SysML™ qui permettent de tracer les exigences. Nous les regroupons ici dans une matrice spécifique (qui se lit dans le sens des relations, par exemple un élément de structure comme un bloc <<satisfy>> une exigence).

Table 8. Traçabilité
Requirements Structure Comportement

Requirements

<<deriveRqt>>, <<refine>>, <<copy>>

Structure

<<allocate>>, <<satisfy>>

<<allocate>>

Comportement

<<refine>>

Comme indiqué dans le tableau ci-dessus, en général, le lien de raffinement est utilisé entre une exigence et un élément comportemental (état, activité, uc, etc.) tandis que l’allocation concerne principalement les éléments de structures.

XXX Mettre un exemple avec tous ces liens. XXX

9.3. Mécanismes d’allocation

Un mécanisme nouveau en SysML™ et important pour l’Ingénierie Système est le mécanisme d'allocation. Il permet de préciser quel élément conceptuel (comme un comportement ou une activité) est alloué sur quel élément physique.

Il est possible d’exprimer cette allocation de plusieurs manières.

Parler du <<AllocatedTo>>, compartiments des blocs et autres annotations. Parler des zones d’allocation dans les machines à états où les diagrammes d’activités par exemple. Parler des <<allocate>>.

9.4. Diagramme paramétrique

C’est une forme particulière de Internal Block Definition (cf. [param]). On y retrouve les contraintes, déjà vues (cf. [contraintes]), mais cette fois-ci on a la représentation graphique des liens entre les données.

images/param.png
Figure 65. Exemple de diagramme paramétrique

Il est regrettable que ce diagramme soit le moins utilisé (cf. [enquete]).

Note

Certaines approchent utilisent des feuilles excel pour traduire les diagrammes paramétriques et contrôler l’impact des changements de valeurs de tel ou tel paramètre.

9.5. En résumé

En résumé l’expression du comportement du système en SysML™ est très similaire à ce qui est fait dans UML™. On retrouve néanmoins le renforcement des liens entre éléments de modèles par les dépendances précises et les allocations. Un autre élément de renforcement entre éléments de modèles concerne le fait qu’un diagramme comportemental (comme une machine à état) est attachée à un élément bien précis (par exemple un bloc). Ces liens apparaissent entre blocs et machines à état, entre cas d’utilisation et diagrammes de séquence ou d’activité, etc.

9.6. Questions de révision

  1. Quelles sont les différences entre <<satisfy>> et <<allocate>> ?

  2. Pourquoi est-il important de relier un use case à au moins un requirement ?

  3. L’inverse est-il aussi important ?

Partie 4 : Modéliser un système en SysML

1. Une démarche parmi d’autres

Nous allons aborder le développement complet de notre exemple fil rouge en suivant une démarche classique et simple (utilisée par exemple dans [SeeBook2012], où proche de la démarche globale enseignée dans nos cous de DUT Informatique, ou encore proche des documents de référence en la matière [HAS2012], [KAP2007],[FIO2012]) :

  1. Spécification du système

  2. Conception du système

  3. Traçabilité et Allocations

  4. Modèle de test

Nous partirons du modèle des exigences produit initialement. Mais avant tout, parlons outils.

1.1. Environnement de développement

Nous sommes des défenseurs des principes [DRY] et [TDD]. Nous allons donc réaliser nos diagrammes dans un outil et non "à la main" (de simples dessins). Nous choisissons ici l’outil TOPCASED pour des raisons que nous expliquerons ailleurs. La version utilisée pour réaliser les exemples de cette section est la version 5.2.

Un outil SysML™ seul ne suffit pas (cf. [outils]). Il faut penser à la documentation (cf. [gendoc]).

Outillage autour de SysML
Figure 66. Outillage autour de SysML

1.1.1. Outils

Il existe de nombreux outils SysML™. Nous renvoyons le lecteur sur le site de SysML-France pour des informations sur les dernières versions des outils.

1.1.2. Génération de documentation

La plupart des outils permettent de générer de la documentation. Pour les outils basés eclipse comme TOPCASED, il est possible d’utiliser le plug-in GenDoc2.

Figure 67. Génération de documentation à partir de TOPCASED (1)
Figure 68. Génération de documentation à partir de TOPCASED (1)

Les outils commerciaux comme Rhapsody permettent de générer de nombreux formats.

Figure 69. Génération de documentation à partir de Rhapsody

1.1.3. Animation de modèles et simulation

Fortement liée aux outils, la possibilité d’animer les modèles ou encore d’effectuer des simulations est une exigence de plus en plus forte des ingénieurs systèmes.

Il existe de nombreuses possibilités. Citons par exemple :

Génération de code VHDL

L’outil RTaW propose, via génération de code VHDL de simuler les modèles. Voir une démonstration ici.

Simulation en Rhapsody

L’outil Rhapsody possède une interface très pratique pour faire du prototypage rapide.

Voir mon tutoriel (en anglais) disponible ici.

Animation de modèles en Artisan

L’outil Artisan permet également de faire de l’animation de modèles.

Figure 70. Animation Artisan

1.2. Spécification du système

Il s’agit ici de décrire le contexte et d’identifier les principaux cas d’utilisation du système.

1.3. Conception du système

Chaque cas d’utilisation sera précisé (seq et act). Les données métier seront alors identifiées pour construire le modèle d’architecture logique (bdd et ibd) complété par la description des comportements complexes (stm). Enfin le modèle d’architecture physique permettra de déterminer les aspects déploiement et constructions physiques d'équipements/

1.4. Traçabilité et Allocations

Afin de consolider les différents modèles, les liens de traçabilité qui n’auront pas été déjà décrit
[Il est recommandé de ne pas attendre pour matérialiser ces liens, mais de les exprimés dès que rencontrés dans telle ou telle modélisation.]
seront rajoutés en insistant sur les liens :

  • de satisfaction des exigences par les éléments de l’architecture,

  • d’allocation des éléments du modèle fonctionnel vers les éléments logiques,

  • d’allocation des éléments logiques vers les éléments de l’architecture physique.

1.5. Modèle de test

Nous insistons dans l’ensemble de nos formations sur les approches test-driven, alors nous montrons dans cette section comment participer à la qualité du développement d’un système en formalisant (par exemple avec des diagrammes de séquence de scénarios à éviter) les test et les jeux de test.

2. Recettes et bonnes pratiques

La plupart des ouvrages sur un langage enseignent les éléments de ce langage, comme nous l’avons fait à la partie précédente. Nous allons ici partir du principe inverse : comment modéliser tel ou tel partie ou vue de mon système avec SysML. Un peu à la manière des ouvrages du type Cookbook, nous allons donner une liste non exhaustives de recettes. Les choix des éléments de modélisation sont arbitraires ou tirés de discussions (comme ce sera mentionné si c’est le cas).

2.1. Architecture

Recette :
Je souhaite modéliser mon système dans son environnement
C’est conseillé. Un block System permet de raccrocher tous les éléments qui le composent à un même niveau. Dans l’exemple ci-dessous le système (le bloc Pacemaker) est lui-même un simple composant d’un élément de plus haut niveau : le contexte du système (le bloc Context) qui relie alors le système à son environnement. Voir aussi [contexte].
Le contexte du Pacemaker
Figure 71. Le contexte du Pacemaker ([SeeBook2012])

2.2. Comportement

Recette :
Je souhaite modéliser les différents modes (nominal, alternatifs)
Un diagramme d'état peu modéliser les différents modes et les événements qui produisent les changements de mode.

Partie 5 : Pédagogie

Cette partie est dédiée à l’enseignement à SysML™. J’y distille des conseils et des remarques issues des nombreuses questions soulevées dans le cadre des journées SysML-France ou UPSTI.

1. Respect des notations SysML

Je recommande vraiment l’utilisation d’outils (même de dessins, mais dédié à) SysML™. Eviter de "dessiner" des diagrammes.

Par contre la norme permet de faire des adaptations graphiques (cf. la discussion http://www.realtimeatwork.com/2011/08/is-sysml-too-abstract/).

1.1. Diagramme de bloc

Par exemple dans ce diagramme les blocs ne respectent pas la syntaxe graphique de SysML™ :

Note
Erreur : mauvais symboles graphiques pour les blocs
images/cordeuseContext.png

Pour rappel, la notation jmb : Personne permet de représenter un objet (une instance d’une classe ou d’un bloc). C’est donc une notation utilisée par exemple dans les participants d’un diagramme de séquence ou encore les parties d’un diagramme interne de bloc.

Donc dans le diagramme ci-dessus, l’acteur est correct (on peut mettre des acteurs dans un bdd, cf. OMG SysML v1.3 p.32), par contre les objets Block : … est une erreur de notation.

Note
Solution : utiliser un outil (ici BOUML)
Warning

Attention, il est tout à fait possible de représenter des instances dans un bdd (cf. OMG SysML v1.3 p.34), même si c’est très peu courant.

1.2. Diagramme de séquence

Note
Erreur : pb avec les participants et la boucle
images/cordeuseSeqBad.png

Plusieurs problèmes de non respect de la notation :

  • il manque le rectangle aux participants

  • les participants semblent être des blocs et non des instances

  • la boucle devrait avoir une condition (même "toujours" pour une boucle infinie)

Note

Le dernier problème est plus une convention qu’une véritable erreur. Cf. [Conventions].

2. Diagramme des cas d’utilisation

2.1. Utilisation du système

Note
Problème : Fournir n’est pas Obtenir…
images/ucBad.png

Il vaut mieux définir les cas d’utilisation du point de vue de (ou des) utilisateurs plutôt que du système. Cf. [Conventions]. Pour rappel, un cas d’utilisation est un regroupement de scénarios qui correspondent à un but d’un des acteurs (dans le domaine du problème considéré et selon la granularité envisagée).

Dans le diagramme ci-dessus il aurait fallut écrire :

Note
Solution : Prendre le point de vue de l’utilisateur

2.2. Utilisation des <<include>>

Il faut faire attention à ne pas abuser des <<include>>. Par exemple ma recommandation en SysML/UML est de ne jamais avoir ça :

Note
Problème : mauvaise utilisation de l'<<include>>

Dans la figure [UC2], il n’y a aucune raison de ne pas inclure le cas d’utilisation S’identifier directement dans le cas d’utilisation Acheter en ligne. Et avoir ainsi :

Note
Solution 1 : On englobe les <<include>> "isolés"

J’enseigne qu’un <<include>> devrait toujours concerner un cas inclut dans plusieurs autres, comme la figure [UC4] :

Note
Solution 2 : On "mutualise" les <<include>>

Néanmoins je vois deux raisons valables pour décomposer les cas d’utilisation avec des <<include>> qui se retrouvent isolés :

  1. Pour indiquer que seulement une partie du cas d’utilisation principal interagit avec un acteur (secondaire la plupart du temps). C’est ce qui est fait dans [UC1bis].

  2. Pour faire de la décomposition fonctionnelle (cf. point suivant).

2.3. Niveau de détails des UC

Faut-il minimiser le nombre de cas d’utilisation ou au contraire détailler? Normalement un bon diagramme des UC est indépendant de la solution, il exprime plutôt le problème (les attentes).

Néanmoins dans le cadre de l’enseignement en prépa comme support graphique à une analyse fonctionnelle, pourquoi pas détailler. À ce moment-là, utiliser des stéréotypes pour différencier les cas d’utilisation (<<TopLevel>> et <<Operational>> par exemple comme dans la documentation SysML 1.3 pp 185-186 sur le HybridSUV).

Note

La question de l’utilisation des cas d’utilisation pour exprimer les activités du système reste à trancher. Le diagramme des activités étant tout de même plus adapté a priori (cf. [faq]). Le principal défaut du diagramme [UC1] est surtout de mélanger des cas d’utilisations de niveaux différents. N’oublions pas que derrière chaque UC, il devrait y avoir un but d’une partie prenante.

3. Diagrammes de bloc

3.1. Héritage

Attention à la notion d’héritage, complexe à appréhender. On ne peut surtout pas dire :

Note
Erreur : Confondre héritage et propriété

Un bloc SarmentAttaché hérite des blocs Lien et SarmentNonAttaché.

La relation doit pourvoir se lire "est un". Or, un SarmentAttaché n’est pas un SarmentNonAttaché (c’est même le contraire)!

Lorsque plusieurs blocs ont des caractéristiques en communs (propriétés, associations, comportement), il peut être utile de "factoriser" ces éléments en un bloc dont les autres vont "hériter". Quand on réalise ces liens hiérarchiques (on utilise souvent le terme "est un") en partant des blocs différents pour établir un nouveau bloc contenant les points communs on parle de généralisation. À l’inverse, quand on constate qu’un bloc possède réellement plusieurs déclinaisons différentes et que l’on créé alors des blocs spécifiques, on parle alors de spécialisation.

Exemple de lien de généralisation/spécialisation

images/genspec.png

On retrouve cette association entre blocs, mais aussi entre acteurs, cas d’utilisation, etc.

Note
Solution

Un bloc SarmentAttaché hérite du bloc Sarment et possède un Lien.

3.2. Cardinalités

Attention aux cardinnalités indiquées dans les associations.

Note
Erreur : Le système est composé de 32 propulseurs!

images/cardBad.png

Il ne s’agit pas d’une erreur de syntaxe SysML, mais d’une erreur de conception. Un Alistar est composé de 8 Propulseurs et un Propulseurs est composé de 4 Propulseurs arrières. 4*8=32.

Note
Solution possible

4. Diagramme d'états

4.1. Différence entre UML et SysML sur les machines à état.

SysML a repris (quasiment, cf. plus bas) tel quel le diagramme d'états UML :

Note
Définition : State Machines (OMG SysML v1.3, p. 189)

SysML reuses many of the major diagram types of UML. In some cases, the UML diagrams are strictly reused, such as use case, sequence, state machine, and package diagrams, whereas in other cases they are modified so that they are consistent with SysML extensions.

À une exception près, les protocol state machines qui ont été retiré pour des raisons de simplification :

Note
Définition : State Machines (OMG SysML v1.3, p. 119)

The UML concept of protocol state machines is excluded from SysML to reduce the complexity of the language.

4.2. Du danger d’une lecture trop rapide de la norme

C’est important de faire référence à la norme quand on avance un fait. J’essaye de m’y atteler personnellement dans mes écrits. Néanmoins il faut faire attention car on fait souvent des citations qui finalement ne sont que des extraits.

Note
Erreur : citation sortie de son contexte

"…[SysML] limite à 1 le nombre de régions dans un état composite (note de bas de page p. [17 de la norme]…)."

qui peuvent se retrouver dans des manuels d’outils qui ne respecteraient pas la norme justement!!

Note
Solution : Faire attention au contexte (OMG SysML v1.3, p. 17)

"In the case of “PARTIAL” support for a compliance point, in addition to a formal statement of compliance, implementors, and profile designers must also provide feature support statements."

Il faut donc bien faire attention avec les extraits de norme.

Tip

Quand on cite un extrait de la norme, citer le numéro de page du document papier et non celui du PDF.

4.3. Lien avec le Grafcet

serait peut-être le diagramme d’activité.

5. Conventions et recommandations

Tentative de "compilation" de bonnes conventions (à compléter et à débattre bien sûr).

5.1. Points de vue

  • Les cas d’utilisation concernent les utilisateurs du système et non le système lui-même. Ainsi les cas d’utilisation Obtenir les coordonnées actuelles ou Enregistrer une trace sont de bons cas d’utilisation d’un GPS. Alors que Economiser la batterie ou Crypter les données ne sont pas de bons cas. Cf. [Utilisation].

5.2. Acteurs

  • Placer les acteurs principaux à gauche (e.g., [UC1])

  • Placer les acteurs secondaires à droite (e.g., [UC1])

  • Différencier les acteurs humains (stickman) des autres (stéréotype <<actor>>) e.g., [UC1]

  • Différencier les cas d’utilisation selon :

    • leur importance (e.g., <<Principal>>, <<Secondaire>>)

    • leur type (e.g., [TopLevel], `<<Operational>>)

5.3. Divers

  • Toujours indiquer les conditions des loop, alt, etc. dans un diagramme de séquence

  • Vérifier la complétude et la non intersection des conditions des transitions sortant d’un même état.

6. FAQ

Cette Frequently Asked Question regroupe les interrogations que j’ai relevée dans les discussions que j’ai vu circuler.

Note J’en ai une plus complète également si besoin. Voir aussi cette FAQ.

6.1. À quoi sert un diagramme des UC avec un seul cas d’utilisation ?

plantuml/uc6.png

Tout simplement à relier les autres diagrammes à ce cas d’utilisation. Par exemple le comportement du système, l’architecture, etc. (les solutions) pourront être reliées (<<satisfy>>) à ce cas. Il faut aussi ne pas perdre de vue qu’un diagramme peut évoluer. On pourra très bien rajouter au diagramme des cas non encore pris en compte comme Transporter le système, Recycler le système, etc.

6.2. Comment faut-il comprendre "interaction" dans les diagrammes d’UC ?

Note
Définition : Actors (OMG SysML v1.3, p. 123)

… Actors represent classifier roles that are external to the system that may correspond to users, systems, and or other environmental entities. They may interact either directly or indirectly with the system …

Pour la comprendre il ne faut pas utiliser le Larousse français (qui rend presque le caractère réciproque obligatoire), mais plutôt la comprendre dans son acceptation informatique (comme dans "Interaction Homme-Machine"). Par exemple un message (appel de méthode) d’un élément vers un autre dans un diagramme de séquence est appelé en SysML une interaction.

SysML permet de préciser le caractère réciproque ou non de l’interaction par exemple entre un Acteur et un Cas d’utilisation :

plantuml/uc5.png
Figure 72. Trois types d’interaction différentes possibles en SysML

6.3. Les "matières premières" font-elles parties des acteurs ?

On pourrait les considérer comme des acteurs en se fiant à la définition (cf. Acteurs) et en les associant à des environmental entities. Mais elles sont échangées avec les entités de l’environnement, ce qui n’est pas la même chose. Autrement dit, il faut indiquer qui fournit les matières premières et qui recueille les matières produites. Eventuellement on peut les retrouver dans le diagramme de contexte ou encore dans un diagramme structurel comme le diagramme de bloc interne.

Tip

Je recommande la lecture (anglaise, sorry) de l’excellent plaidoyer pour la mort des acteurs : http://model-based-systems-engineering.com/tag/sysml/.

6.4. Pour l’analyse fonctionnelle : diagramme des UC ou des activités ?

Pour alimenter le débat, je renvois aux exemples donnés par Loïc Féjoz lors de la journée UPSTI.

/Users/bruel/dev/asciidoc/sif2013/images/fast.png
Figure 73. Diagramme FAST
/Users/bruel/dev/asciidoc/sif2013/images/sysml-fast.png
Figure 74. Représentation possible en SysML

On pourrait croire que ces schémas sont identiques mais pas du tout. SysML™ présente juste l’organisation du modèle et non l’arbre alors que SysML™ permet de repousser ce choix voir d’explorer des alternatives.

6.5. Comment traduire un grafcet en machine à état ?

pour l’intégrer ici.

6.6. Un système peut il avoir plusieurs états?

Il faut bien faire la différence entre :

  • l'état du système (en tant qu’association de valeurs d’attributs à un instant T) qui lui est unique à un instant donné, et

  • l'état d’une machine à états (en tant qu’abstraction d’un ensemble d'états au sens précédent).

Note
Exemple d’un système ayant plusieurs états (au sens machine à états)

Soit un système avec une unique variable i. Les états du systèmes seraient par exemple l’ensemble des entiers naturels (positifs). Dans une machine à état UML, on pourrait par exemple avoir l'état pair et l'état impair. Mais on pourrait aussi avoir, deux-sous états (nul et non-nul) et rajouter en concurrence (+multiple de 4 +ou non, etc.).

Partie 6 : Pour aller plus loin

1. Considérations méthodologiques

Exemples de démarche autour de SysML™, (cf. [Methodes]).

2. Analyses et simulation

To be completed

3. Exercices de révision

Reprendre ici les questions des chapitres (à organiser en fichiers!).

3.1. Quizz

3.1.1. Sujet

Un quizz en ligne est disponible ici (me contacter pour le mot de passe).

En voici une capture d'écran :

Crosword
Figure 75. Exemple de QCM sur SysML

3.1.2. Corrigé

L’ensemble des questions du quizz a été généré à partir de ce fichier quizz (qui contient les réponses).

3.2. Mots croisés

3.2.1. Sujet

Voici un petit exercice (en anglais pour l’instant, désolé) pour changer :

Crosword
Figure 76. Mots-croisés sur SysML
Vertical (across)
  • 2. outside-inside connection

  • 4. the full name of a model element is also a … name

  • 6. the black diamond in SysML

  • 9. History is one of them

  • 10. what a block can do

  • 13. between states

  • 14. a supporter of SysML

Horizontal (down)
  • 1. used to describe a flow of actions

  • 3. message represented by a regular (unfilled) arrow

  • 5. each use case is advised to be linked to at least one of them

  • 7. they are handled in SysML by Packages

  • 8. communication entity in a sd

  • 11. a supporter of SysML

  • 12. number of diagrams in SysML

Annexes

1. Liens utiles

2. Conventions

Il existe un certain nombre de conventions complémentaires aux règles de la spécification elle-même. Nous ne les donnons ici qu'à titre indicatif. Il est important pour une organisation qui souhaite utiliser SysML™ comme notation pour ses modèles de se mettre d’accord sur ce type de convention. En voici quelques-unes :

  • Convention pour les noms :

    • de blocs commencent par une majuscule (origine : UML™)

    • de cas d’utilisation (qui représentent une action) doivent être un verbe à l’infinitif (origine : UML™)

    • d’activité (qui représentent une action) doivent être un verbe à l’infinitif (origine : UML™)

    • d’attributs commencent par une minuscule et ne sont pas au pluriel (origine : UML™)

  • Convention pour les requirements :

  • Dépendances

    • En général un cas d’utilisation qui n’est inclus (<<include>>) que dans un seul autre cas est fusionné dans ce dernier

    • Lorsqu’un cas d’utilisation possède plusieurs cas <<refine>> qui pointent vers lui, on considère que ces différents cas sont des options possibles de raffinement (cf. [conventions]).

Note

Pour les origines UML de certaines conventions, cf. [Styles].

3. Le temps et sa prise en compte dans les modèles

Il existe plusieurs façon de représenter les informations temporelles.

SysML™ permet par exemple d’ajouter des contraintes temporelles sur le diagramme de séquence. Il existe deux types de contraintes :

  • la contrainte de durée, qui permet d’indiquer une contrainte sur la durée exacte, la durée minimum ou la durée maximum entre deux événements ;

  • la contrainte de temps, qui permet de positionner des étiquettes associées à des instants dans le diagramme au niveau de certains messages et d’ainsi contraindre leur relation.

images/temps.png
Figure 77. Exemple de contrainte temporelle (tirée de [SysML])

Néanmoins, pour une prise en compte industriel des contraintes temporelles, il conviendra d’utiliser le profil dédié à ces aspects : le profil MARTE.

4. FAQ

Cette Frequently Asked Question a été construite par expérience, en regroupant les questions des étudiants durant mes différentes interventions. J’ai aussi ajouté des questions souvent rencontrées dans les journées organisées par SysML-France.

Note Voir aussi cette FAQ très bien faite.

Cette FAQ peut servir de base à la révision d’examens (cf. aussi [Exos]).

Peut-on avoir un requirement contenu plusieurs fois ?

Non. Le lien de containment est en fait une action qui place le "contenu" dans le "contenant". Dans TOPCASED, le diagramme laisse les liens précédents à l'écran, mais dans le modèle, c’est bien le dernier containment réalisé qui est pris en compte. Dans la figure ci-dessous le lien A-C a été "dessiné" après celui B-C.

exercices/topcased-containment-1.png
Figure 78. Exemple de divergence modèle/diagramme (diagramme)
exercices/topcased-containment-2.png
Figure 79. Exemple de divergence modèle/diagramme (modèle)
Note

Ce "bug" provient du fait que le lien de containment n’est pas un lien de dépendance, mais plutôt une représentation graphique de la contenance.

Comment alors peut-on "partager" un requirement ?

(En lien avec la question précédente)

L’organisation SysML™ des requirements est en fait un arbre. Pour réaliser ce "partage" certains utilisent un lien <<copy>> pour créer plusieurs copies d’un même requirement. Personnellement je n’aime pas cette solution.

exercices/topcased-containment-3.png
Figure 80. Exemple de partage de requirement
Note
Définition : Réutilisation d’exigences (OMG SysML v1.3, Fig.16.6, p. 152)

…the use of the Copy dependency […] allow a single requirement to be reused in several requirements hierarchies.

Peut-on avoir un lien <<satisfy>> entre exigences?

Techniquement oui (<<satisfy>> étant dérivé de <<dependency>>), mais ça n’a pas beaucoup de sens que de dire qu’un besoin est satisfait par un autre. Il s’agit le plus souvent d’un lien <<deriveReqt>>.

Note

Certaines méthodes utilisent ce lien pour par exemple exprimer qu’une exigence cliente est satisfaite par une exigence système (comme la méthode [Harmony]).

Quelle est la différence entre <<deriveReqt>> et <<refine>> ?

La norme n’impose pas de sémantique précise à <<deriveReqt>>. Il y a généralement deux interprétations.

  1. Un usage classique est de l’utiliser pour ajouter des exigences plus détaillés déduites à partir d’autres exigences. Un exemple issue de la norme est une exigence de puissance moteur déduite (deriveReqt) depuis l’exigence sur l’accélération d’un véhicule.

  2. Une vision plus stricte, aussi illustré par l’exemple précédent, est que l’exigence dérivée est une condition nécessaire (un pré-requis) à l’exigence cible.

Autre exemple respectant 1 mais pas 2 : "Le véhicule doit posséder 4 roues." est dérivé de "Le véhicule doit se déplacer sur route." En effet, un aéroglisseur répondrait aussi l’exigence initiale et n’a pourtant pas de roues.

Quant au <<refine>> il est utilisé pour indiquer qu’un élément de modèle (qui peut être lui-même un requirement) est un raffinement (au sens niveaux d’abstraction, du plus abstrait au plus concret) d’un requirement. Par exemple, un use case ou un diagramme d’activité peut être un raffinement d’une exigence fonctionnelle (textuelle par exemple).

A quoi sert le lien <<trace>> ?

Il est utilisé pour indiquer que l’on souhaite conserver un lien de traçabilité entre les éléments (par exemple entre un élément de modélisation et un document). Il est recommandé d’utilisé une de ces versions plus précises (<<deriveReqt>> ou <<satisfy>> par exemple).

Quelle est la version courante de la spécification et comment l’obtenir?

Quels en sont les changements notables depuis la dernière version ?

(en lien avec la question précédente)

Les changements notables par rapport à la 1.2 concernent :

  • synchronisation avec les changements d’UML 2.3

  • le métamodèle de Conjugate ports et sa notation

  • le nommage des activity regions "interruptible"

  • inclusion de UML instance

  • inclusion des structured activity nodes d’UML

  • inclusion des multiple item flow d’UML

  • améliorations du support à Unit et QuantityKind pour les value types, et ajout d’un modèle (non normatif) pour définir les systèmes d’unités et de quantités.

Note

SysML v1.3 Revision Task Force dirigée par Roger Burkhart et Rick Steiner améliore de manière régulière la spécification en fonction des retours des utilisateurs.

Comment SysML permet-il la validation et la vérification des exigences ?

Comment SysML™ permet de vérifier et de valider les exigences ?

La validation d’une exigence est de la responsabilité des parties prenantes. À partir de la spécification des exigences, ils valident qu’il s’agit bien du bon produit à construire. Typiquement, le diagramme des exigences sert de base à cette validation.

La vérification d’une exigence est de la responsabilité de l’ingénieur système et/ou de l’analyste système. C’est à eux de montrer la correspondance entre les éléments constituant du système et les exigences spécifiées. C’est principalement pour cette activité que sont utilisés les relations <<satisfy>> et <<verify>>.

images/Requirements-VV.png
Figure 81. Validation et Vérification des exigences (Reproduced by Permission © 2003-2013 PivotPoint Technology Corp)

Divers

Quelques autres questions que je laisse à votre sagacité :

  • Pourquoi les ingénieurs systèmes auraient-ils besoin d’un n-ième langage de modéliation ?

  • Quelles sont les relations entre “open source SysML” et “OMG SysML” ?

  • Quelle est la feuille de route pour SysML 2.0?

  • Quelles sont les relations entre UML et SysML? Peut-on les utiliser ensemble?

  • Peut-on "customizer" SysML?

  • Quel langage est le plus facile à apprendre, SysML ou UML?

FABQ

Cette Frequently Asked Bad Question est une compilation des questions trouvées parfois dans les forums et qui montrent l’incompréhension qui entoure encore SysML™.

Comment installer SysML?

SysML™ n’est pas un programme qu’on installe. Il existe de nombreux outils qui chacun possède sa propre façon d'être installé sur votre machine (en fonction de votre système d’exploitation, si c’est un plugin, etc.).

Comment exécuter un diagramme SysML?

Les diagrammes SysML™ ne sont que des dessins, des représentations graphiques, ils ne s'exécutent donc pas. Bien sûr de nombreux travaux et outils portent sur les modèles exécutables. Il s’agit alors pour un outil de proposer de reproduire la dynamique d’un diagramme. Il s’agit en général de diagramme de comportement (par exemple une machine à état) pour lequel l’outil propose de simuler l’arrivée d'événement et de reproduire (plus ou moins graphiquement) le comportement modélisé (par exemple le franchissement d’une transition).

5. Bibliographie

  • [FIO2012] Fiorèse S., Meinadier J., Découvrir et comprendre l’ingénierie système, AFIS 2012.

  • [FMS] A. Moore, R. Steiner, S. Friedenthal, A Practical Guide to SysML, The MK/OMG Press, MK/OMG Press, 2011 (2nd edition).

  • [HAS2012] Haskins C., SE Handbook Working Group, INCOSE Systems Engineering Handbook: Version 3.2.2, International Council on Systems Engineering, 2012.

  • [KAP2007] Kapurch S., NASA Systems Engineering Handbook, 2007 (pdf).

  • [] ENSI Bourges/PRiSM.

  • [REQ2012] Guide Bonnes Pratiques en Ingénierie des Exigences, AFIS 2012.

  • [Roques2010] Pascal Roques. SysML par l’exemple - Un langage de modélisation pour systèmes complexes. Eyrolles. À acheter ici.

  • [SeeBook2012] Kordon et al. To be published. XXX

  • [Sommerville1997] Ian Sommerville, Pete Sawyer. Requirements Engineering: A Good Practice Guide. Wiley, 1997.

  • [SysML] OMG. Systems modeling language version 1.3. Technical report, 2012.

  • [taoup] Eric Steven Raymond. The Art of Unix Programming. Addison-Wesley. ISBN 0-13-142901-9.

  • [Walsh1999] Norman Walsh & Leonard Muellner. DocBook - The Definitive Guide. O’Reilly & Associates. 1999. ISBN 1-56592-580-7.

  • [Harmony] Bruce Powel Douglass. Real-Time Agility: The Harmony/ESW Method for Real-Time and Embedded Systems Development. Addison-Wesley Professional, 2009. ISBN-10: 0-321-54549-4

  • [Styles] Scott W. Ambler. The Elements of UML 2.0 Style. Cambridge University Press, 2005. ISBN: 0-521-61678-6

  • [Fowler2004] Martin Fowler. UML 2.0 INFORMATIQUE PROFESSIONNELLE, 2004.

6. Glossaire

Acronymes SysML

act

Raccourcis pour Diagramme d'ACTivité dans une cartouche SysML™

bdd

Raccourcis pour Block Definition Diagram dans une cartouche SysML™

dss

Diagramme de Séquence Système (un sd où seul le système dans sa globalité est représenté
[Il ne s’agit pas d’un acronyme SysML™ à proprement parler mais nous l’utilisons beaucoup.]
)

ibd

Raccourcis pour Internal Block Diagram dans une cartouche SysML™

par

Raccourcis pour Parametric Diagram dans une cartouche SysML™

pkg

Raccourcis pour PaKaGe Diagram dans une cartouche SysML™

req

Raccourcis pour REQuirements Diagram dans une cartouche SysML™

sd

Raccourcis pour SEQquence Diagram dans une cartouche SysML™

stm

Raccourcis pour STate Machine dans une cartouche SysML™

uc

Raccourcis pour Use Case Diagram dans une cartouche SysML™

Définitions générales

Note
Ressources

Les définitions ci-dessous sont regroupées à titre indicatif. Je vous invite à consulter les sources suivantes :

DRY

Don’t Repeat Yourself : Un bon principe qui veut qu’on évite de répéter des tâches manuelles (comme les tests) en utilisant plutôt des scripts et des programmes.

INCOSE

International Council on Systems Engineering : une organisation fondée en 1990 pour faire avancer les technologies d’Ingénierie Système.

IPT

Integrated Product Team : une équipe classique en développement système.

OMG

Object Management Group : L’organisme international chargé des principales normes liés à l’objet (CORBA, UML, etc.).

TDD

Test Driven Development : Développements dirigés par les tests. On écrit les tests avant d'écrire le code. On travaille son code tant que les tests ne passent pas.

TRL

Technology Readiness Level : système de mesure employé par des agences gouvernementales américaines et par de nombreuses compagnies (et agences) mondiales afin d'évaluer le niveau de maturité d’une technologie (cf. Wikipedia).

SysML

System Modeling Language ™ : le langage de modélisation de systèmes maintenu par l’OMG™.

Dernière MAJ : 25/06/2013 - 22:50:43 CEST
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